Estudo numérico de um conversor hiperbárico de energia das ondas

Abstract

Atualmente existem vários tipos de dispositivos conversores de energia das ondas (WECs), que devido ao enorme potencial energético das ondas marítimas, têm sido alvo de diversos estudos ao longo das últimas décadas. Estima-se que na costa portuguesa se encontre disponível um fluxo médio anual de, aproximadamente, 40 kW por metro de frente de onda. Esta dissertação aborda o estudo numérico da dinâmica de um conversor hiperbárico de energia das ondas, recorrendo-se ao código DualSPHysics. Este código baseia-se no método Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) para resolver as equações que regem a mecânica dos fluidos, onde o domínio computacional é discretizado por um conjunto de partículas. As interações de partículas sólidas com os mecanismos de acoplamento são resolvidas com recurso ao Project Chrono. A validação e verificação do modelo numérico foi feita de acordo com os estudos realizados por Ren et al. (2015) e Stratigaki (2014), comparando-se os resultados experimentais com os obtidos via simulação numérica, tendo sido constatada uma boa concordância. Validado o modelo numérico, realizou-se um estudo numérico bidimensional da dinâmica do dispositivo, para ondas regulares e irregulares, analisando-se a influência das características de agitação, da massa do flutuador e do sistema PTO na resposta do dispositivo. Verificou-se um comportamento aceitável do conversor hiperbárico, com exceção de dois casos, para a gama de parâmetros de agitação escolhidos, constatando-se também que a massa do flutuador não é determinante no seu movimento. Por fim, comprovou-se o comportamento não-linear do sistema PTO e estabeleceu-se uma gama ótima de valores para a pressão do sistema.