Autor: Rafael Adriano Alves Camargo Goncalves (Currículo Lattes)
Resumo
presente trabalho investiga a importância dos efeitos de compressibilidade do ar no interior da câmara de um dispositivo de extração da energia das ondas do tipo Coluna de Água Oscilante (CAO), fixo e de paredes verticais. O estudo é realizado por meio de simulações numéricas, empregando o método dos volumes finitos. As simulações são realizadas através da plataforma FLUENT®, utilizando o modelo RANS. O domínio numérico é bidimensional. São usados o modelo multifásico VoF (Volume of Fluid) e modelo de turbulência k- . Uma vez que, adotar o ar como compressível, implicaria na solução da equação da energia, aumentando substancialmente o esforço computacional, é implementado um modelo numérico alternativo, denominado como Modelo Compressível, obtido por meio da equação de estado do gás ideal e do balanço de massa no interior da câmara do dispositivo CAO. O gerador de onda, a turbina e o Modelo Compressível são aplicados por meio de funções definidas pelo usuário na plataforma FLUENT®. Os efeitos de compressibilidade do ar são analisados quanto as suas sensibilidades aos parâmetros de período da onda, altura da onda, relação característica da turbina e tipo de turbina. Os efeitos de compressibilidade do ar são mais sensíveis ao período da onda e relação característica da turbina, de forma que a eficiência pneumática pode ser reduzida na ordem de 26%. O dimensionamento do diâmetro de uma turbina Wells semelhante à de Pico, para determinado estado de mar hipotético, foi realizado. Os efeitos de compressibilidade do ar foram considerados, obtendo-se uma eficiência mecânica global de 46% para o diâmetro de 2.25 m, abaixo daquela baseada no escoamento do ar como incompressível, cuja eficiência mecânica global foi de 56%. O dimensionamento do diâmetro de uma turbina impulso também é realizado, obtendo-se uma eficiência mecânica global de 38% para um diâmetro de 2.00 m. A turbina impulso apresenta menores níveis de rotação e diâmetro do rotor, não necessitando da utilização da válvula de alívio. Tais características implicam na redução dos custos de aquisição e manutenção do equipamento.