Autor: Andrei Luís Garcia Santos (Currículo Lattes)
Resumo
A transformação de energia das ondas em energia elétrica é um assunto bastante recorrente na comunidade científica, onde um número crescente de trabalhos tem envolvido de forma experimental e/ou numérica esse tópico em questão. O presente trabalho propõe o estudo numérico de um domínio que simula um dispositivo conversor de energia das ondas em energia elétrica do tipo OWC (Oscillating Water Column), comparando os resultados de um escoamento considerando o regime laminar e turbulento com diferentes abordagens numéricas para a turbulência. O princípio físico de conversão do OWC aproveita o movimento de uma coluna dágua que oscila dentro de uma câmara parcialmente submersa, gerando uma diferença de pressão e o movimento de entrada e saída de ar através de uma chaminé. Uma turbina instalada nesta chaminé converte a energia cinética do ar em energia elétrica. A simulação é feita através do método dos volumes finitos (MVF) utilizando o programa OpenFOAM, versão 2.4.0, de código aberto. Para resolução do problema, o software utiliza o solver InterFOAM que aplica a metodologia Volume of Fluid (VOF) para o escoamento bifásico de ar e água. O estudo visa analisar as diferenças obtidas nos resultados com o escoamento no regime laminar em comparação com o regime turbulento utilizando a abordagem RANS (Reynolds Average Navier Stokes) com os modelos k-, k- SST e Spalart-Allmaras e a abordagem LES (Large Eddy Simulation) com o modelosubmalha dinâmicode Smagorinsky.Essa comparação visa avaliar a real necessidade da utilização dos modelos de turbulência nesse tipo de problema.Os parâmetros utilizados são baseados em um clima de ondas da costa sul do Brasil (L = 65,4 m, H = 1 m, h = 10 m, T = 7,5 s), modelado matematicamente com a teoria não linear de Stokes. É observado no presente trabalho que não há diferença nos resultados comparando o regime laminar com os modelos de turbulência RANS. Em contrapartida, o modelo LES apresentou diferenças significativas nos resultados o que configura a importância desse tipo de comparação realizada para posteriores análises em diferentes abordagens do tema.