dinamica maquinas

Hidrodinâmica e desempenho em turbinas de baixa potência: concepção, modelação e ensaios
Mariana de Campos Madeira Simão

Dissertação para a obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Civil
Júri
Presidente: Prof.º Doutor João Nuno de Almeida Reis Hipólito
Orientador: Prof.ª Doutora Helena Margarida Machado da Silva Ramos Ferreira
Vogais: Prof.º Doutor José Carlos Páscoa Marques
Prof.ª Doutora Dídia Isabel Cameira Covas

Outubro 2009

A força não provém da capacidade física e sim de uma vontade indomável (Mahatma Gandhi).

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RESUMO

O presente estudo compreende um levantamento exaustivo sobre máquinas hidráulicas e tem por objectivo a optimização e a selecção de turbinas adequadas a baixas potências, para aproveitamento de um potencial energético disponível e ainda por explorar em sistemas de abastecimento, através da análise do escoamento hidrodinâmico 3D, associado ao seu funcionamento e na obtenção de curvas características, que conduzam ao melhor desempenho da máquina hidráulica, em função de diversos parâmetros característicos (i.e., caudal turbinado, queda, rendimento, velocidade de rotação e potência mecânica). Para o efeito são desenvolvidos modelos matemáticos baseados nos princípios da física associados ao funcionamento de máquinas volumétricas e rotodinâmicas.
Propõem-se novas turbinas, algumas adaptadas de máquinas existentes, que através da semelhança entre turbomáquinas é possível adequá-las às condições de funcionamento associadas a aplicações em sistemas hidráulicos, que apresentem um caudal garantido e queda disponível.
A análise hidrodinâmica da mecânica dos fluidos exige a utilização de modelos avançados
(CFD) complexos (tanto para a criação da malha de cálculo como para a simulação hidrodinâmica), que recorrem às equações de Navier-Stokes, através da modelação matemática das leis de conservação, para estudar o comportamento dos escoamentos. Tratando-se de escoamentos com características turbulentas são