RDBU| Repositório Digital da Biblioteca da Unisinos
Estudo do desempenho de um conversor de energia tipo coluna de água oscilante utilizando um modelo computacional tridimensional e design construtal com três graus de liberdade
- RDBU
- →
- Rede Jesuíta Brasil
- →
- Unisinos
- →
- Produção Acadêmica
- →
- Escola Politécnica
- →
- Teses e dissertações
- →
- Mestrado
- →
- PPG Engenharia Mecânica
- →
- View Item
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.
Estudo do desempenho de um conversor de energia tipo coluna de água oscilante utilizando um modelo computacional tridimensional e design construtal com três graus de liberdade
Bloss, Vinícius
Date:
2020-10-15
xmlui.dri2xhtml.METS-1.0.item-contributorAdvisor:
Zinani, Flávia Schwarz Franceschini
Abstract:
Recentemente, os oceanos têm sido vistos como uma fonte promissora de
energia renovável. Teoricamente, os oceanos poderiam ofertar energia suficiente para
suprir toda a demanda mundial. Dentre as tecnologias disponíveis para conversão de
energia dos oceanos (CEO) destacam-se os dispositivos tipo Coluna de Água
Oscilante (CAO), que se caracterizam por uma câmara, na qual a água oscila em seu
interior em um movimento semelhante ao de um pistão. Este movimento desloca o ar
para uma chaminé, onde uma turbina é acoplada. A passagem do ar pela turbina
promove a conversão em energia mecânica. No presente trabalho, foi realizado o
estudo do desempenho de um conversor tipo CAO em escala 1:15 utilizando um
modelo de fluidodinâmica computacional tridimensional. A análise foi baseada no
Método Design Construtal. Nesta abordagem, a energia é a grandeza que flui através
do sistema, que possui como propósito a máxima taxa de conversão de energia das
ondas em energia mecânica. Foram utilizados três graus de liberdade: razão da altura
pelo comprimento da câmara hidropneumática (H1/L), razão da altura da chaminé pelo
seu diâmetro (H2/d) e a razão da largura da câmara hidropneumática pela largura do
tanque de onda (W/Z). Foi investigado o efeito de diferentes combinações entre os
graus de liberdade para um clima de ondas típico da região Sul do litoral brasileiro. A
eficiência de conversão foi utilizada como parâmetro de desempenho. Foi realizada a
modelagem computacional do sistema, aplicando um software de fluidodinâmica
computacional baseado no método de volumes finitos (MVF), utilizando a modelagem
Volume of Fluid (VoF) para a interface entre as fases gás e líquido. Em uma primeira
análise, observou-se que a altura da chaminé sempre tem efeito positivo na eficiência
do sistema. No entanto, foram selecionados apenas valores fabricáveis para este grau
de liberdade, limitando as análises posteriores a dois graus de liberdade, H1/L e W/Z.
Através de um Design de Experimentos do tipo Projeto Composto Central, diferentes
combinações dos graus de liberdade foram simuladas, permitindo a construção de
Superfícies de Resposta e de correlações para a eficiência do sistema em função dos
graus de liberdade largura e altura da câmara, bem como a otimização do sistema
baseado nas Superfícies de Resposta. Nos testes realizados a eficiência do
dispositivo CAO variou de 1,48% até 19,32% no pior e melhor caso, respectivamente.
Files in this item
This item appears in the following Collection(s)
-
PPG Engenharia Mecânica [117]
PPG Engenharia Mecânica