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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

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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


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.

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