Análise numérica de um dispositivo de extração de energia das ondas do tipo coluna de água oscilante através de um modelo baseado nas equações de navier-stokes

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Davt, Djavan Perez
• Orientador(a): Teixeira, Paulo Roberto de Freitas
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Simulação Numérica; Método dos Elementos Finitos; Energia das Ondas; Coluna de Água Oscilante; Modelo de Turbina; Numerical Simulation; Finite Element Method; Wave Energy; Oscillating Water Column; Turbine Model
• Link de acesso: https://repositorio.furg.br/handle/123456789/12414

O aumento da população mundial, o crescimento do consumo de energia per capita, a maior conscientização global no que concerne às questões ambientais, associado às indicações de diminuição das reservas mundiais de petróleo, têm alavancado o interesse por fontes de energia alternativas. A energia proveniente das ondas oceânicas perfila-se neste contexto como uma alternativa “limpa” e renovável, dentre outras. Sendo assim, o estudo de formas de converter este tipo de energia em energia útil e o aperfeiçoamento das formas existentes são problemas de engenharia complexos e de grande importância para a sociedade atual. Nesta dissertação, foi investigado o equipamento do tipo coluna de água oscilante onshore em um canal de profundidade de 10m e sujeito às ondas de alturas iguais a 1m e períodos que variam de 4s a 15s. As análises numéricas foram realizadas através do modelo FLUINCO que trata de problemas de escoamentos incompressíveis baseado nas equações de Navier-Stokes e que emprega o método Semi-implícito de Taylor-Galerkin de dois passos. Para tal, foi necessário implementar um modelo aerodinâmico no código, baseado na metodologia apresentada por Josset e Clément. O trabalho foi dividido em duas fases. A primeira de comparação dos resultados do FLUINCO com os do modelo FLUENT, simulados por Ramalhais e os das soluções analíticas da eficiência do dispositivo, apresentadas por Evans e Porter. As comparações com o FLUENT mostraram a similaridade dos resultados obtidos por ambos os modelos em termos das variáveis do escoamento. No que se refere à eficiência do dispositivo, constatou-se um comportamento semelhante aquele previsto analiticamente, apenas o FLUINCO apresentou eficiências de magnitudes um pouco inferiores, também previstas por outros autores. A segunda fase consistiu na investigação da geometria e da relação característica da turbina os quais proporcionam o melhor desempenho do dispositivo. Com as variações do comprimento submerso da parede frontal, do comprimento da câmara, da relação característica da turbina e da altura da câmara, sugeriu-se o melhor dispositivo para as incidências de ondas propostas.