Dissertação

{pt_PT=Modelling and analysis of a backward bent duct buoy WEC for oceanographic applications} {} EVALUATED

{pt=A presente tese foi desenvolvida no âmbito do projeto WAVEBUOY, financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT). O projeto tem como objetivo projetar e implantar pela primeira vez no oceano aberto uma nova geração de bóias oceanográficas auto-alimentadas para aquisição de dados com longos períodos de implantação. O principal objectivo desta tese foi desenvolver um novo modelo numérico no domínio do tempo, para simular a resposta de um conversor de energia das ondas de coluna de água oscilante com quatro graus de liberdade. O modelo, implementado em OpenModelica, é capaz de representar as não linearidades da turbina bi-radial e a compressibilidade não linear da câmara de ar. Com o objetivo de compreender a influência da variação dos parâmetros geométricos no desempenho da WAVEBUOY, foi realizada uma análise de sensibilidade numa bóia de conduta virada para trás simplificada. Observou-se que as bóias com menor largura, maior área transversal da conduta e certa extensão da conduta apresentaram melhor desempenho que a geometria da bóia de referência. O desempenho da WAVEBUOY foi avaliado, utilizando o modelo numérico. A fim de aumentar a potência e disponibilidade, duas WAVEBUOYs adicionais com condutas estendidas foram avaliadas. Variações foram feitas também no diâmetro do rotor da turbina e na altura da câmara de ar. Foi observado que uma WAVEBUOY com uma extensão de conduta de 1m, câmara de ar com uma altura de 2,80m e um diâmetro do rotor da turbina de 0,25m apresenta uma grande melhoria no desempenho e na disponibilidade de energia. , en=The present thesis was developed within the framework of the WAVEBUOY project, funded by the Portuguese Science and Technology Foundation (FCT). The project aims to design and deploy, for the first time and in the deep ocean, a new generation of general-purpose self-powered oceanographic buoys for data acquisition and long-term ocean observations. The main purpose of this thesis was the development of a new time domain numerical model, to simulate the response of a generic oscillating water column wave energy converter with four degrees of freedom. The model, implemented in OpenModelica, is able to represent the non-linearities of the biradial air turbine and the fully non-linear compressibility of the air chamber. Aiming to understand the influence of the variation of the geometry parameters on the performance of the WAVEBUOY, a sensitivity analysis was carried out in a simplified backward bent duct buoy. It was observed that buoys with a smaller width, a greater duct’s transversal area and a certain duct extension performed better than the reference buoy geometry. The performance of the WAVEBUOY was evaluated, using the numerical model. In order to improve its power output and availability, two additional WAVEBUOYs with extended ducts were evaluated. Variations were also made to the turbine rotor diameter and the air chamber’s height. It was observed that a WAVEBUOY with a duct extension of 1 m, air chamber with a height of 2.80 m and a turbine rotor diameter of 0.25 m showed a great improvement on the performance and power availability.}
{pt=Energia das ondas, Coluna de água oscilante, Boia de conduta virada para trás, Aplicações oceanográficas, Modelação numérica., en=Wave energy, Oscillating water column, Backward bent duct buoy, Oceanographic applications, Numerical modelling.}

Junho 22, 2018, 16:0

Orientação

ORIENTADOR

João Carlos de Campos Henriques

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Prof Auxiliar Convidado

ORIENTADOR

Luís Manuel De Carvalho Gato

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado