Publicação
Numerical modelling of regular wave propagation using OpenFOAM
| Resumo: | Uma vez que o consumo de combustíveis fósseis provoca impactos ambientais críticos, o desenvolvimento das energias renováveis tem-se tornado uma prioridade em muitos países. Desta forma, as energias solar e do vento são comercializadas, enquanto a energia das ondas está ainda nos seus primeiros passos. A energia das ondas é uma ampla fonte de energia limpa, no entanto ainda muitas barreiras e obstáculos têm de ser ultrapassados para ser possível captar a potência real que se encontra armazenada nas ondas oceânicas. Nas décadas recentes, alguns protótipos de conversores de energia das ondas foram construídos e testados, todavia, quase todos foram destruídos passado algum tempo devido à sua incapacidade em resistir às condições adversas dos oceanos. Uma vez que os ensaios laboratoriais são bastante caros e morosos, actualmente é comum recorrer-se a simulações numéricas. Muitos investigadores desenvolveram o seu próprio tanque de ondas numérico com o intuito de avaliar o comportamento das ondas. Esta dissertação de mestrado tem como objetivo desenvolver um tanque de ondas numérico para estimar a propagação de ondas regulares e o seu comportamento na interacção com o fundo do mar, usando a aplicação waves2Foam, desenvolvida no âmbito do software OpenFOAM. Para tal, três cenários e alguns sub-cenários são definidos com base nos diferentes tipos da teoria de Stokes aplicável a ondas. Os resultados mostram que o waves2Foam é capaz de simular relativamente bem todos os tipos de rebentamento de ondas, ainda que com algumas limitações. A reflexão das ondas na fronteira de saída foi relatada em muitos estudos, pelo que a aplicação waves2Foam possui um método de absorção chamado zona de relaxamento, que impede a reflexão das ondas a partir da fronteira de saída do tanque. Finalmente, os resultados do presente estudo demonstram que o waves2Foam é uma poderosa ferramentas para simulação numérica da propagação de ondas e sua absorção. Conclui-se ainda que o OpenFOAM tem algumas limitações, como por exemplo, é incapaz de simular ondas com declive superior a 0.05, casos em que foram observados alguns problemas tais como o amortecimento da onda. |
|---|---|
| Autores principais: | Chenari, Behrang |
| Assunto: | quebra de onda OpenFOAM tanque de ondas numérico ondas regulares zona de relaxamento teoria das ondas de Stokes canal de ondas waves2Foam breaking waves numerical wave tank OpenFOAM regular waves relaxation zone Stokes wave theory wave flume waves2Foam |
| Ano: | 2014 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade de Coimbra |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | Estudo Geral - Universidade de Coimbra |
| Resumo: | Uma vez que o consumo de combustíveis fósseis provoca impactos ambientais críticos, o desenvolvimento das energias renováveis tem-se tornado uma prioridade em muitos países. Desta forma, as energias solar e do vento são comercializadas, enquanto a energia das ondas está ainda nos seus primeiros passos. A energia das ondas é uma ampla fonte de energia limpa, no entanto ainda muitas barreiras e obstáculos têm de ser ultrapassados para ser possível captar a potência real que se encontra armazenada nas ondas oceânicas. Nas décadas recentes, alguns protótipos de conversores de energia das ondas foram construídos e testados, todavia, quase todos foram destruídos passado algum tempo devido à sua incapacidade em resistir às condições adversas dos oceanos. Uma vez que os ensaios laboratoriais são bastante caros e morosos, actualmente é comum recorrer-se a simulações numéricas. Muitos investigadores desenvolveram o seu próprio tanque de ondas numérico com o intuito de avaliar o comportamento das ondas. Esta dissertação de mestrado tem como objetivo desenvolver um tanque de ondas numérico para estimar a propagação de ondas regulares e o seu comportamento na interacção com o fundo do mar, usando a aplicação waves2Foam, desenvolvida no âmbito do software OpenFOAM. Para tal, três cenários e alguns sub-cenários são definidos com base nos diferentes tipos da teoria de Stokes aplicável a ondas. Os resultados mostram que o waves2Foam é capaz de simular relativamente bem todos os tipos de rebentamento de ondas, ainda que com algumas limitações. A reflexão das ondas na fronteira de saída foi relatada em muitos estudos, pelo que a aplicação waves2Foam possui um método de absorção chamado zona de relaxamento, que impede a reflexão das ondas a partir da fronteira de saída do tanque. Finalmente, os resultados do presente estudo demonstram que o waves2Foam é uma poderosa ferramentas para simulação numérica da propagação de ondas e sua absorção. Conclui-se ainda que o OpenFOAM tem algumas limitações, como por exemplo, é incapaz de simular ondas com declive superior a 0.05, casos em que foram observados alguns problemas tais como o amortecimento da onda. |
|---|
Atividades financiadas
Não foram encontrados projetos financiados.