Análise hidrodinámica de um dispositivo de coluna de água oscilante near-shore usando um modelo RANS-VOF 3D

Abstract

Um dispositivo de aproveitamento da energia das ondas de tipo coluna de água oscilante (CAO) near-shore (que pode se assimilar a um cilindro vertical oco com a sua parte inferior aberta e a parte superior equipada com uma turbina Wells) implementada em profundidade intermédia pequena é estudado numericamente recorrendo a um modelo RANS-VOF 3D. O modelo numérico integra técnicas de geração e absorção das ondas por batedores múltiplos que permite dispor de um tanque de onda eficiente, eliminando as ondas reflectidas e difractadas. O dispositivo de CAO near-shore é um dispositivo alternativo ao clássico dispositivo integrado em quebra-mar ou na linha de costa e ao dispositivo off-shore (assimilado a um cilindro vertical oco estabilizado por um sistema de ancoragem por cabos) e tem duas vantagens: a resposta do dispositivo é independente da direcção das ondas e pode ser facilmente afundado no fundo do mar já que o dispositivo é desenhado para ser implementado em profundida pequena (~20 m). No entanto, a proximidade do fundo e a interacção complexa onda-estrutura resultante podem interferir em termo hidrodinâmico e energético na resposta do dispositivo CAO near-shore, comparativamente a um dispositivo off-shore. O artigo apresenta os primeiros resultados deste projecto através da análise pormenorizada de um caso de agitação marítima. Também, permite evidenciar e prever respostas diferentes do dispositivo CAO near-shore de um dispositivo clássico off-shore através da analise das series temporais de elevação de superfície livre, do caudal na turbina, da pressão na câmara-de-ar da CAO, da potência pneumática e dos vectores e campos de velocidade e de vorticidade ao redor e dentro do dispositivo.