Autor: Amanda Lopes dos Santos (Currículo Lattes)
Resumo
O presente trabalho apresenta um estudo numérico sobre a investigação geométrica de um dispositivo de conversão de energia das ondas dos oceanos do tipo Coluna de Água Oscilante (CAO), considerando uma turbina de impulso com rotação na região do duto de ar através de implementação de malha móvel. Mais precisamente, é empregado um modelo com um escoamento turbulento, transiente e incompressível de ar em um do- mínio bidimensional, que simula a câmara do dispositivo CAO. Nas simulações são im- 8postas diferentes velocidades de entrada de acordo com cada geometria para que se man- tenha uma mesma velocidade de ponta de pá de = 1.25. Primeiramente, o modelo com- putacional foi verificado e validado através da comparação de coeficientes de potência com os obtidos numericamente e experimentalmente na literatura para escoamentos tur- bulentos sobre turbinas Savonius em túnel de vento para diferentes velocidades de ponta de pá. O objetivo geral do trabalho é aplicar o Método do Design Construtal a fim de avaliar numericamente a influência da geometria da câmara trapezoidal do dispositivo sobre indicadores de performance, como a potência disponível, a potência da turbina e a eficiência. O problema é sujeito a duas restrições de área (área da região retangular da câmara do CAO e área trapezoidal de transição entre a região retangular da câmara e o duto de saída. Além disso, são investigados 2 graus deliberdade: H1/L1 (razão entrealtura e comprimento da região retangular da câmara) e L2/H2 (razão entre a base menor da região trapezoidal da câmara e altura dessa região). De posse dos resultados, a geometria na qual observou-se a maior eficiência ( =0.601726) do dispositivo corresponde aos va-lores de L2/H2 = 1.0 e H1/L1 = 5.0. Entretanto, a eficiência não é o melhor indicador de performance para a análise do problema investigado aqui, pois conduz a geometrias óti- mas não recomendadas. Assim, é recomendado o uso da potência da turbina. O desem- penho da configuração ótima foi aproximadamente 10% superior a pior configuração, mostrando a importância da investigação geométrica nesse tipo de problema. Esta con- dição ótima foi obtida para a razão mais alta de L2/H2 testada, ao passo que a razão de L2/H2 = 0.75 forneceu menor potência quando comparada às outras.