Estudio de la Geometría de un Dispositivo de Columna de Agua Oscilante con Cinco Cámaras Acopladas bajo Olas Regulares a través del Método de Diseño Constructal
Autores: de Lima, Yuri Theodoro Barbosa; Isoldi, Liércio André; dos Santos, Elizaldo Domingues; Machado, Bianca Neves; Gomes, Mateus das Neves; Biserni, Cesare; Rocha, Luiz Alberto Oliveira
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estudio de la Geometría de un Dispositivo de Columna de Agua Oscilante con Cinco Cámaras Acopladas bajo Olas Regulares a través del Método de Diseño Constructal
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Investigación
Convertidor de energía de olas
Cámaras hidropneumáticas
Columna de agua oscilante
Geometrías
Indicador de rendimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Esta investigación realiza un estudio numérico de un dispositivo convertidor de energía de olas (WEC) con cinco cámaras hidropneumáticas acopladas, que opera basado en el principio de una columna de agua oscilante (OWC). No se incluyó una turbina, considerando solo el tubo sin ella. El dominio computacional fue definido por un canal de olas que alberga un dispositivo OWC sometido a olas incidentes regulares. El objetivo central fue evaluar el impacto de la geometría de las cámaras en la maximización de la potencia hidropneumática total en la conversión de energía. Las simulaciones numéricas consideran la presión, el caudal másico y la potencia hidropneumática total, siendo esta última el indicador de rendimiento. Para determinar las geometrías a analizar, se empleó el método de Diseño Constructal junto con el método de optimización de búsqueda exhaustiva para maximizar el indicador de rendimiento. Los grados de libertad definidos fueron las relaciones entre la altura (Hn) y la longitud (Ln) de las cámaras hidropneumáticas (Hn/Ln, donde n varía de uno a cinco). Basado en los resultados del caudal másico y la presión, se evaluó su influencia en la potencia. Se observó que la influencia de los grados de libertad en la diferencia de presión, el caudal másico y la potencia hidrodinámica fue bastante similar, mostrando un aumento para relaciones bajas de Hn/Ln hasta una magnitud máxima y seguido de una disminución en la magnitud. El mejor rendimiento se logró para la configuración geométrica con Hn/Ln = 0.2613 (Hn = 5.0625 m y Ln = 15.8219 m), representando una mejora del 98.6% en comparación con el peor caso analizado.
Descripción
Esta investigación realiza un estudio numérico de un dispositivo convertidor de energía de olas (WEC) con cinco cámaras hidropneumáticas acopladas, que opera basado en el principio de una columna de agua oscilante (OWC). No se incluyó una turbina, considerando solo el tubo sin ella. El dominio computacional fue definido por un canal de olas que alberga un dispositivo OWC sometido a olas incidentes regulares. El objetivo central fue evaluar el impacto de la geometría de las cámaras en la maximización de la potencia hidropneumática total en la conversión de energía. Las simulaciones numéricas consideran la presión, el caudal másico y la potencia hidropneumática total, siendo esta última el indicador de rendimiento. Para determinar las geometrías a analizar, se empleó el método de Diseño Constructal junto con el método de optimización de búsqueda exhaustiva para maximizar el indicador de rendimiento. Los grados de libertad definidos fueron las relaciones entre la altura (Hn) y la longitud (Ln) de las cámaras hidropneumáticas (Hn/Ln, donde n varía de uno a cinco). Basado en los resultados del caudal másico y la presión, se evaluó su influencia en la potencia. Se observó que la influencia de los grados de libertad en la diferencia de presión, el caudal másico y la potencia hidrodinámica fue bastante similar, mostrando un aumento para relaciones bajas de Hn/Ln hasta una magnitud máxima y seguido de una disminución en la magnitud. El mejor rendimiento se logró para la configuración geométrica con Hn/Ln = 0.2613 (Hn = 5.0625 m y Ln = 15.8219 m), representando una mejora del 98.6% en comparación con el peor caso analizado.