Estudo numérico de um dispositivo de coluna de água oscilante para aproveitamento da energia das ondas do mar
| Orientador(a) (dc.contributor.advisor) | Zinani, Flavia Schwarz Franceschini | |
| Lattes Orientador(a) (dc.contributor.advisorLattes) | http://lattes.cnpq.br/8732272690265023 | pt_BR |
| Autor(a) (dc.contributor.author) | Thums, Esmael | |
| Autor(a) Lattes (dc.contributor.authorLattes) | http://lattes.cnpq.br/3718935986515541 | pt_BR |
| Data de Disponibilização (dc.date.accessioned) | 2024-02-05T15:07:51Z | |
| dc.date.available (dc.date.available) | 2024-02-05T15:07:51Z | |
| Data da defesa / Data do evento (dc.date.issued) | 2023-10-27 | |
| Abstract (dc.description.abstract) | Energy conversion devices from waves harness the kinetic energy of seawater movement and convert it into electrical energy. Oscillating water column (OWC) devices use the motion of the sea surface to compress the air in a hydro-pneumatic chamber connected to a duct containing a turbine, which, in turn, drives a generator. Considering that existing wave energy converters have low efficiency, the literature suggests that there is room for improvement in this type of device. The Constructal Design Method (CDM) has been used to search for designs that can maximize the available energy. Through numerical modeling and the use of computational fluid dynamics (CFD), researchers have studied how the geometry of converters affects their performance and how it can be optimized. In this study, CDM is employed with the assistance of Design of Experiments (DoE) techniques and optimization to obtain the optimal design for a two-chamber OWC device based on the results of CFD simulations. The considered system is a full-scale device subjected to waves with a length of 65.4 m, a period of 7.5 s, and a height of 1 m. The volume ratios between the two chambers and the aspect ratios of each chamber (V1/V2, H1/L1, and H2/L2) are the three degrees of freedom used for optimizing the performance indicator, which is the power extracted per wave cycle. By generating a response surface, it was possible to observe that the bestperforming device had V1/V2 = 1.2, H1/L1 = 0.34, and H2/L2 = 0.1, resulting in a mass flow rate of 34.41 kg/s, a pressure of 2643.031 Pa, and a hydropneumatic power of 8875.15 W. | en |
| Resumo (dc.description.resumo) | Dispositivos de conversão de energia das ondas aproveitam a energia cinética do movimento da água do mar para conversão em energia elétrica. Dispositivos do tipo coluna de água oscilante (CAO) utilizam o movimento da superfície do mar para comprimir o ar contido em uma câmara hidropneumática conectada a um duto no qual encontra-se uma turbina, o qual, por sua vez, está acoplada a um gerador. Tendo em vista que os conversores de energia das ondas existentes possuem baixa eficiência, a literatura aponta que há espaço para a melhoria deste tipo de dispositivo. O método Design Construtal (MDC) tem sido utilizado para buscar designs que consigam aproveitar o máximo da energia disponível. Através da modelagem numérica e uso da fluidodinâmica computacional (CFD), tem-se estudado como a geometria dos conversores tem efeito no seu desempenho e como a mesma pode ser otimizada. No presente trabalho, o MDC é utilizado, com auxílio de técnicas de Design of Experiments (DoE) e otimização, para, a partir de resultados de simulações de CFD, obter o design ótimo para um dispositivo CAO com duas câmaras acopladas. O sistema considerado é um dispositivo em escala real, sujeito a ondas de comprimento igual a 65,4 m, período de 7,5 s e altura de 1 m. A razão de volumes entre as duas câmaras e as razões de aspecto de cada uma delas são os três graus de liberdade (V1/V2, H1/L1 e H2/L2) utilizados para a otimização do indicador de desempenho, o qual é a potência extraída por ciclo de onda. Com a geração de uma superfície de resposta foi possível observar que o melhor dispositivo foi o que teve V1(Volume da câmara 1) / V2 (Volume da câmara 2) = 1,2, H1(Altura da câmara 1) / L1(largura da câmara 1) = 0,34 e H2(Altura da câmara 2) / L2 (largura da câmara 2) =0,1, que entrega uma vazão mássica de 34,41 kg/s, uma pressão de 2643,031 Pa e uma potência hidropneumática de 8875,15 W. | pt_BR |
| Agência de fomento (dc.description.sponsorship) | CTIE - Unisinos | pt_BR |
| URI (dc.identifier.uri) | http://repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/12938 | |
| Idioma (dc.language) | pt_BR | pt_BR |
| Nome da instituição (dc.publisher) | Universidade do Vale do Rio dos Sinos | pt_BR |
| País da Instituição (dc.publisher.country) | Brasil | pt_BR |
| Departamento (dc.publisher.department) | Escola Politécnica | pt_BR |
| Sigla da Instituição (dc.publisher.initials) | Unisinos | pt_BR |
| Programa (dc.publisher.program) | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica | pt_BR |
| Direitos de acesso ao documento (dc.rights) | openAccess | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Energia das ondas do mar | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Coluna de água oscilante | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Energias renováveis | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Ocean wave energy | en |
| Assunto (dc.subject) | Oscillating water column | en |
| Assunto (dc.subject) | Renewable energies | en |
| Tema (CNPq) (dc.subject.cnpq) | ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Mecânica | pt_BR |
| Título (dc.title) | Estudo numérico de um dispositivo de coluna de água oscilante para aproveitamento da energia das ondas do mar | pt_BR |
| Tipo de arquivo (dc.type) | Dissertação | pt_BR |
Arquivos
Pacote original
1 - 1 de 1
Carregando...
- Nome:
- Esmael Thums_PROTEGIDO.pdf
- Tamanho:
- 2.87 MB
- Formato:
- Adobe Portable Document Format
- Descrição:
- estudo_numerico
Licença do pacote
1 - 1 de 1
Carregando...
- Nome:
- license.txt
- Tamanho:
- 2.12 KB
- Formato:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Descrição: