Autor: Vinicius Heidtmann Avila (Currículo Lattes)
Resumo
O estudo foca no desenvolvimento, verificação e validação de um modelo computacional avançado para simular o desempenho de um dispositivo de conversão de energia das ondas do mar do tipo galgamento (overtopping), que integra uma turbina Savonius em seu duto de saída. A investigação justifica-se pela necessidade global de transição para matrizes energéticas limpas, explorando o vasto e persistente potencial das ondas oceânicas. A metodologia emprega a Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) baseada no Método dos Volumes Finitos para resolver as equações de transporte de quantidade de movimento e continuidade. Para lidar com a complexidade da interface entre a água e o ar, utilizou-se o modelo Volume of Fluid (VOF), enquanto as flutuações do escoamento turbulento foram tratadas pelo modelo de fechamento k- SST. A geração das ondas no domínio numérico seguiu a Teoria de Stokes de 2a Ordem, permitindo uma representação realista das condições marítimas. Os resultados obtidos através das simulações numéricas permitiram uma análise detalhada da hidrodinâmica do dispositivo, desde o instante do galgamento sobre a rampa até a passagem do fluido pelo reservatório e posterior descarga. Observou-se que a eficiência de conversão da turbina Savonius é intrinsecamente ligada à razão de velocidade de ponta (TSR), apresentando um desempenho superior em condições específicas de operação. O ponto de máxima eficiência foi identificado em um TSR de aproximadamente 1,59, onde o coeficiente de potência (Cp) atingiu seu ápice, validando a capacidade do dispositivo de extrair energia útil de um fluxo pulsante e intermitente. Além disso, a concordância dos dados com estudos experimentais prévios reforça a confiabilidade do modelo para prever o comportamento de sistemas em escala real. Conclui-se que a integração da turbina ao sistema de galgamento é uma solução técnica viável, e o modelo desenvolvido constitui uma ferramenta de engenharia robusta para a otimização geométrica e operacional de conversores de energia oceânica, auxiliando no avanço científico de tecnologias que visam a sustentabilidade e a redução da pegada de carbono.