Análise de vários modelos numéricos de captura de superfície livre e aplicação a um dispositivo conversor de energia do tipo coluna de água oscilante

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

No presente trabalho investiga-se o desempenho de vários esquemas numéricos e a sua capacidade de modelação de escoamentos com superfície livre, com recurso à formulação VoF do código FLUENT (versão 6.3.26). Para a análise dos modelos e esquemas utilizados, é tomada em consideração a redução da difusão da fracção de volume e a precisão dos resultados na propagação de uma onda num canal de fundo horizontal. Este estudo terá como base o modelo de referência utilizado na secção de mecânica dos fluidos do DEMI da FCT-UNL, que permite modelar com precisão a propagação das ondas e a sua interacção com estruturas. No entanto, este modelo apresenta falhas ao nível da modelação da rebentação, o que faz com que seja necessário estudar a viabilidade de novos modelos, tendo em conta a difusão do escalar de fracção de volume, para que seja exequível a sua utilização em casos mais complexos na interacção entre a onda e uma estrutura. Posteriormente, o modelo que melhores resultados obteve na simulação da propagação e rebentação é aplicado numa estrutura costeira, mais concretamente num dispositivo conversor de energia das ondas do tipo Coluna de Água Oscilante, onde são analisados os fenómenos que resultam da interacção entre a onda e a estrutura e comparados vários parâmetros como o factor de amplificação, a fase angular ou a potência pneumática. O desempenho do dispositivo é avaliado tendo em conta a variação da altura de onda incidente.