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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Influência da topografia no escoamento atmosférico em um parque eólico: integração de dados reais de topografia e WRF
Autor(es): Santos, João Lucas Soares
Primeiro Orientador: Maroneze, Rafael
Coorientador: Costa, Felipe Denardin
Resumo: O presente documento apresenta uma análise do escoamento da camada limite atmosférica em um parque eólico, usando dados reais de topografia e forçantes de entrada oriundo do modelo numérico de previsão do tempo WRF através do Modelo Atmosférico PALM, o qual permite a inserção de atributos globais, dados de topografia, propriedades de superfície, propriedades de vegetação, entre outros, que possibilita configurar as variáveis de entrada e os parâmetros de simulação para refletir as condições reais da região de interesse. A área de estudo selecionada foi a do Parque Eólico Cerro Chato I, II e III, localizada no município de Santana do Livramento no estado do Rio Grande do Sul. A metodologia envolveu a preparação dos arquivos de entrada necessários para configurar e atualizar os parâmetros de entrada, incluindo arquivos estáticos de topografia e dinâmicos de condições de contorno para permitir a simulação pelo PALM. Foram realizadas duas simulações: a primeira apenas com os dados do WRF, sem dados de topografia, e a segunda com os dados do WRF e topografia. As simulações foram utilizadas para avaliar o escoamento da camada limite atmosférica e os efeitos das perturbações causadas pelos aerogeradores. Foi realizada uma análise para identificar as diferenças no escoamento devido ao terreno complexo em comparação com o terreno plano e entender sua influência no escoamento, bem como a investigação individual dos aerogeradores. Como resultados, observou-se que o comportamento do escoamento em todo o parque eólico se comportou de acordo com o estudo realizado por Abkar e Porté-Agel (2015) no que diz respeito a caracterização da camada limite convectiva (CLC) e a camada limite estável (CLE) e, também, na influência que a estabilidade térmica atmosférica tem na distribuição espacial do déficit médio de velocidade. De forma individual, todos os aerogeradores apresentaram uma produção superior no caso em que a topografia foi considerada, com um acréscimo médio individual de até 0,42MW de produção em um único aerogerador no período analisado.
Abstract: This document presents an analysis of the atmospheric boundary layer flow in a wind farm using real topography data and input forcings from the WRF numerical weather prediction model through the PALM Atmospheric Model. PALM allows for the inclusion of global attributes, topographical data, surface properties, vegetation properties, among others, which enables the configuration of input variables and simulation parameters to reflect the actual conditions of the region of interest. The selected study area was the Cerro Chato Wind Farm I, II, and III, located in the municipality of Santana do Livramento in the state of Rio Grande do Sul. The methodology involved the preparation of the necessary input files to configure and update the namelist, including static topography files and dynamic boundary condition files to allow for simulation by PALM. Two simulations were conducted: the first with only the WRF data, without topography, and the second with both WRF data and topography. The simulations were used to evaluate the atmospheric boundary layer flow and the effects of disturbances caused by wind turbines. An analysis was carried out to identify the differences in flow due to complex terrain compared to flat terrain and to understand its influence on the flow, as well as the individual investigation of the wind turbines. The results showed that the flow behavior throughout the wind farm was consistent with the study conducted by Abkar e Porté-Agel (2015) regarding the characterization of the convective boundary layer (CBL) and the stable boundary layer (SBL), as well as the influence of atmospheric thermal stability on the spatial distribution of the average velocity deficit. Individually, all wind turbines showed higher production in the case where topography was considered, with an individual average increase of up to 0.42 MW in production during the analyzed period.
Palavras-chave: Engenharia mecânica
Aerogerador
Camada limite atmosférica
Topografia
Turbulência
Mechanical engineering
Wind turbines
Atmospheric boundary layer
Topography
Computational Fluid Dynamics
Turbulence
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Alegrete
Citação: SANTOS, João Lucas Soares. Influência da topografia no escoamento atmosférico em um parque eólico: integração de dados reais de topografia e WRF. Orientador: Rafael Maroneze. 2024. 60p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia Mecânica, Alegrete, 2024.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/9427
Data do documento: 9-Jul-2024
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