Determination of the drag coefficient of an autonomous solar lighting column using wind tunnel simulation and computational analysis
| Autor: | Dias, Vitor Hugo da Silva |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Andrade, Carlos A. R., Roque, João C. Almendra, Rosa, Sérgio, Gomes, Francisco Augusto Aparecido |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2018 |
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| Zdroj: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) instacron:RCAAP |
| Popis: | Dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná Photovoltaic solar panels have many applications and among them are the autonomous solar lighting columns, which has been growing in popularity in urban and rural enviroments. These columns are installed in open regions and have their structure exposed to the mechanical actions imposed by the wind, so they need to be correctly designed to support them. There are aerodynamic variables that must be determined for the design of these columns, especially the drag coefficient, a property linked to the geometry of a body, which represents its interaction with a flowing fluid. Due to the complexity of determining these variables, experimental methods are constantly used to obtain these values. Classically, wind tunnel simulations are used for this purpose, but they can be expensive and difficult to perform, so that fluid computational analysis has been widely applied to replace physical analysis. In this work, the drag coefficient of an autonomous solar illumination column is determined by wind tunnel simulations and computational analysis using various body positions in relation to the direction of flow. The drag coefficient determined using wind tunnel simulations varies between 0.65 and 0.80 while for computational methods it varies between 0.43 and 0.73. With the obtained results it is possible to perform a verification of the fidelity of the data obtained by computational means when compared to those obtained through the wind tunnel simulations obtaining an average error of 9.2% and 27.2% for the computational methods used. Painéis solares fotovoltaicos possuem muitas aplicações e entre elas estão as colunas de iluminação solar autônomas, que vem crescendo em popularidade principalmente nos ambientes urbanos e industriais. Estas colunas são instaladas em regiões abertas e têm sua estrutura exposta às ações mecânicas impostas pelo vento, desta forma, precisam ser corretamente projetadas para suporta-las. Existem variáveis aerodinâmicas que devem ser determinadas para o projeto dessas colunas em especial o coeficiente de arrasto, propriedade ligada à geometria de um corpo, que representa a interação deste com um fluido em escoamento. Devido à complexidade de determinação dessas variáveis, métodos experimentais são constantemente utilizados para obter estes valores. Classicamente, as simulações em túnel de vento são utilizadas para este propósito, porém, estas podem ser caras e de difícil realização, de modo que as análises computacionais fluidodinâmicas vêm sendo muito aplicadas para substituir as análises físicas. Neste trabalho, o coeficiente de arrasto de uma coluna de iluminação solar autônoma é determinado por meio de simulações em túnel de vento e por meio de análises computacionais utilizando diversos posicionamentos do corpo em relação à direção do escoamento. O coeficiente de arrasto determinado utilizando as simulações em tunel de vento varia entre 0,65 e 0,80 enquanto para os métodos computacionais varia entre 0,43 e 0,73. Com os resultados obtidos é possível realizar uma verificação da fidelidade dos dados obtidos por meios computacionais quando comparados aos obtidos através das simulações em túnel de vento obtendo-se um erro médio de 9,2% e 27,2% para os métodos computacionais utilizados. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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