Modelação numérica de um dispositivo pontual de aproveitamento de energia das ondas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Os sistemas de aproveitamento de energia das ondas do tipo absorção pontual contêm um flutuador de pequena dimensão quando comparada com o comprimento da onda incidente. A descrição precisa do movimento é crucial no projecto e concepção deste tipo de sistemas, sendo o comportamento ressonante fundamental para um funcionamento para o requerido rendimento energético. O principal objectivo desta dissertação é o desenvolvimento de uma ferramenta numérica, que integre a simulação hidrodinâmica com o modelo do sistema de extracção (power take-off-PTO). A ferramenta é constituída três programas: um de geração de malha, o WAMIT para a modelação hidrodinâmica linear e software desenvolvido em MATLAB que integra o PTO. Após um processo de validação, estuda-se a influência da massa, das dimensões, da forma do flutuador e das características dissipativas e elásticas do sistema de PTO. Numa primeira fase, adopta-se um modelo numérico do PTO cujos parâmetros variam com a frequência da excitação, permitindo alcançar as condições óptimas. Como na prática é tecnologicamente complexo construir um mecanismo de PTO capaz de alterar os seus coeficientes elásticos e de amortecimento em função da frequência da excitação, estudam-se sistemas sem componente elástica e com componente dissipativa dependente e independente da frequência. Conclui-se que na prática não se justifica a construção de um mecanismo de PTO com amortecimento adaptável à frequência da excitação. Por fim, dimensiona-se um flutuador capaz de ter um comportamento ressonante quando sujeito a um estado de mar típico, concluindo-se que este objectivo é apenas concretizado para massas muito elevadas.