MODELAGEM COMPUTACIONAL E MÉTODO CONSTRUCTAL DESIGN APLICADOS A UM CONVERSOR DE ENERGIA DAS ONDAS DO MAR DO TIPO COLUNA DE ÁGUA OSCILANTE (CAO) ANALISANDO A INFLUÊNCIA EM SEU DESEMPENHO DA VARIAÇÃO DA RAZÃO ENTRE O VOLUME DE ENTRADA E O VOLUME TOTAL DA CÂMARA HIDROPNEUMÁTICA

Resumo

O presente trabalho trata de simular numericamente o princípio de funcionamento do conversor do tipo Coluna de Água Oscilante (CAO), considerando uma onda regular em escala real. O objetivo é avaliar a influência da razão entre o volume de entrada da câmara hidropneumática (V_E) e volume total da câmara (V_T) no desempenho de um conversor do tipo CAO. São analisados nove valores diferentes para a relação V_E/V_T. Através do Constructal Design é analisada a geometria que conduz ao melhor desempenho, buscando maximizar a conversão da energia das ondas regulares em energia elétrica, sendo a potência disponível, considerada a função objetivo do problema. Foi estudado o grau de liberdade razão entre a altura da câmara hidropneumática (H₁) e o comprimento da câmara (L). O domínio computacional é representado por um tanque de ondas, com o dispositivo CAO acoplado. O software FLUENT foi empregado na solução numérica das equações, baseada no Método dos Volumes Finitos (MVF). A construção da geometria e a geração da malha foram realizadas no software GAMBIT. Na interação entre as fases ar e água foi aplicado o método Volume of Fluid (VOF). Foi observado que ao alterar a relação entre os volumes de entrada e total do dipositivo CAO (V_E/V_T), a pressão aumenta e a vazão mássica não é influenciada pela variação dessa relação. Conclui-se que, o que contribui na maximização da vazão mássica é a relação (H₁/L). A pressão é influenciada pela razão V_E/V_T. A potência é uma composição do gradiente de pressão e vazão mássica.

Palavras-chave - Coluna de Água Oscilante, Energia das Ondas regulares, Constructal Design.