Estudo numérico com aplicação de design construtal de um dispositivo de conversão de energia das ondas do mar do tipo galgamento incorporado ao molhe leste de São José do Norte - RS

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Martins, Jaifer Corrêa
• Orientador(a): Rocha, Luiz Alberto Oliveira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Energia das ondas; Teoria constructal; Conversão de energia; Análise numérica
• Palavras-chave em Inglês: Ocean wave energy; Constructal design; VOF; Overtopping; Breakwater
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/291682

No presente trabalho foi realizado um estudo numérico bidimensional sobre um dispositivo de galgamento, com rampa única e com duas rampas, incorporado ao molhe leste de São José do Norte (SJN) – Rio Grande do Sul (RS), que faz parte do canal de acesso ao Super Porto de Rio Grande. Inicialmente, realizou-se análise da geometria do domínio computacional como, o comprimento do canal numérico, o tipo de perfil do molhe (parcial e completo, com e sem praia numérica) e avaliação do tempo de simulação de 100 e 400 s. Posteriormente, empregou-se o método Design Construtal para avaliar os efeitos das geometrias das rampas por meio dos graus de liberdade, razão entre as alturas e comprimentos das rampas, H1/L1 e H2/L2, distância vertical entre as rampas, Hg, e distância horizontal entre as rampas, Lg, com a finalidade de determinar a maior magnitude da vazão adimensional média de galgamento, (Qnum)mm. Além disso, definiu se como referência a geometria do dispositivo de galgamento com rampa única e razão H1/L1 = 0,6667 (33,69º - mesma inclinação do molhe leste de SJN), calculando analiticamente a vazão adimensional média de galgamento por meio de equação encontrada na literatura e comparando este valor com o obtido numericamente com as simulações. Para isto, empregou-se o espectro de ondas JONSWAP com as características das ondas do mar da região de SJN. As equações de conservação de massa, quantidade de movimento e uma equação para o transporte da fração volumétrica foram resolvidas com o Método dos Volumes Finitos (MVF) através do programa computacional comercial ANSYS Fluent. O modelo multifásico Volume of Fluid (VOF) foi empregado para abordar a mistura água-ar e interação água-estrutura. Os resultados mostram a aplicabilidade e a eficiência do Design Construtal para avaliação geométrica de dispositivos de galgamento. Além disso, para o dispositivo de galgamento com rampa única, a maior magnitude para vazão adimensional média de galgamento, (Qnum)mm, foi encontrada para a menor valor de H1/L1 entre os empregados. Já para o dispositivo com duas rampas, o melhor desempenho ocorreu para a menor distância vertical entre as duas rampas, Hg, distância intermediária para a distância horizontal, Lg, e mesmo valor para a razão entre as alturas e comprimentos das rampas, H1/L1 e H2/L2, sendo este valor o mesmo da inclinação original do molhe leste de SJN.