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Estudo numérico de um conversor Coluna de Água Oscilante através do método Design Construtal

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metadataTrad.dc.contributor.author Cardozo, Camila Fernandes;
metadataTrad.dc.contributor.authorLattes http://lattes.cnpq.br/6042509897818821;
metadataTrad.dc.contributor.advisor Rocha, Luiz Alberto Oliveira;
metadataTrad.dc.contributor.advisorLattes http://lattes.cnpq.br/2535324018884724;
metadataTrad.dc.contributor.advisor-co1 Zinani, Flávia Schwarz Franceschini;
metadataTrad.dc.contributor.advisor-co1Lattes http://lattes.cnpq.br/8732272690265023;
metadataTrad.dc.publisher Universidade do Vale do Rio dos Sinos;
metadataTrad.dc.publisher.initials Unisinos;
metadataTrad.dc.publisher.country Brasil;
metadataTrad.dc.publisher.department Escola Politécnica;
metadataTrad.dc.language pt_BR;
metadataTrad.dc.title Estudo numérico de um conversor Coluna de Água Oscilante através do método Design Construtal;
metadataTrad.dc.description.resumo Dispositivos conversores de energia das ondas do mar aproveitam o movimento de água para gerar eletricidade, convertendo energia potencial e cinética em elétrica. O presente trabalho centra-se no estudo de um conversor do tipo Coluna de Água Oscilante (CAO), que utiliza o movimento vertical das ondas no interior de uma câmara semi submersa para obter ar em alta velocidade através de uma chaminé, na qual deve estar conectado um gerador elétrico. Um modelo tridimensional de dispositivo CAO, com câmara retangular e chaminé cilíndrica, em escala 1:15, foi investigado com o objetivo de maximizar a eficiência hidrodinâmica a partir de variações geométricas, utilizando o método Design Construtal. O problema foi resolvido numericamente com o software Fluent, que utiliza o Método dos Volumes Finitos, junto ao modelo Volume of Fluid para escoamento multifásico. Os parâmetros analisados foram nível de submersão da câmara (H3/h), razão entre a largura da câmara e a largura do tanque de ondas computacional (w/Z) e razão entre a altura e o diâmetro da chaminé (H2/d). Para os casos estudados, os maiores valores de eficiência foram obtidos quando H3 ≈ h, W ≈ Z e H2 d. Contudo, os campos de pressão no interior do dispositivo apresentaram comportamento simétrico ao longo da largura w, sugerindo que, para os casos estudados, o parâmetro w/Z teve baixa influência nos valores de eficiência. Em contrapartida, variações geométricas na chaminé (H2/d) apresentaram ganhos de eficiência mais significativos, diminuição de recirculações internas de ar e campos de velocidade e pressão mais uniformes. Entre todos os casos analisados, o pior e o melhor valor de eficiência obtidos foram de, respectivamente, 0,14% e 49,85%.;
metadataTrad.dc.description.abstract Wave energy converting devices take advantage of the movement of water to generate electricity, converting potential and kinetic energy into electrical. The present work focuses on the study of an Oscillating Water Column (OWC) converter, which uses the vertical movement of the waves inside a semi-submerged chamber to obtain high speed air through a chimney, in which an electrical generator must be connected. A three-dimensional model of the OWC device, with a rectangular chamber and a cylindrical chimney, in a 1:15 scale, was investigated with the objective of maximizing the hydrodynamic efficiency from geometric variations, using the Constructal Design method. The problem was solved numerically with the Fluent software, which uses the Finite Volume Method, along with the Volume of Fluid model for multiphase flow. The parameters analyzed were the chamber submersion level (H3/h), ratio between the width of the chamber and the width of the computational wave tank (w/Z) and ratio between the height and the diameter of the chimney (H2/d). For the studied cases, the highest efficiency values were obtained when H3 ≈ h, W ≈ Z and H2 d. However, the pressure fields inside the device showed a symmetrical behavior along the width w, suggesting that, for the cases studied, the parameter w/Z had a low influence on the efficiency values. In contrast, geometric variations in the chimney (H2/d) showed more significant efficiency gains, a decrease in internal air recirculations and more uniform velocity and pressure fields. Among all the cases analyzed, the worst and the best efficiency values obtained were 0.14% and 49.85%, respectively.;
metadataTrad.dc.subject Energia das ondas; Coluna de água oscilante; Design construtal; CFD; Wave energy; Oscillating water column; Constructal design; CFD;
metadataTrad.dc.subject.cnpq ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Mecânica;
metadataTrad.dc.type Dissertação;
metadataTrad.dc.date.issued 2020-06-25;
metadataTrad.dc.description.sponsorship CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior;
metadataTrad.dc.rights openAccess;
metadataTrad.dc.identifier.uri http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/9388;
metadataTrad.dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica;


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