Nonlinear stiffness concept in wave energy conversion

• Autor(a) principal: Wu, Zhijia
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/13797
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NAVAL E OCEANICA; Wave energy converter; Point absorber; Nonlinear stiffness system; Latching control

A tese investiga o conceito de sistema de rigidez não linear na melhoria da conversão de energia das ondas para um conversor de energia das ondas do tipo absorvedor de ponto (PA). Uma esfera semissubmersível é adotada juntamente com as abordagens analíticas e de mesclagem no cálculo da força não linear de Froude-Krylov. A abordagem analítica é aprimorada para resolver a força não linear de Froude-Krylov na superfície molhada instantânea em condições regulares e irregulares de ondas com mais eficiência, ajustando a função de Bessel e a função exponencial com séries polinomiais adequadas de acordo com várias frequências de ondas. A análise estática de um sistema de rigidez não linear clássico com molas de compressão mecânica (NSMc) descreve três tipos de configurações: biestável, QZS (rigidez quase zero) e configuração monoestável. A resposta em condições de onda regulares indica que, com a abordagem não linear, a resposta de ressonância é empurrada até um período mais longo, além de ampliar a largura de banda da resposta. Um procedimento é estabelecido para determinar a região viável dos parâmetros do NSMc. Devido à consideração prática, as possíveis melhorias na conversão de energia das ondas associadas às vantagens do NSMc são dramaticamente enfraquecidas. Em seguida, a sistema de rigidez não linear alternativo com cilindros pneumáticos (NSPn) é investigado na sequência, mostrando que em sua região viável, a produção anual de energia não reduz muito. Para o clima de ondas com um longo período na região costeira do Rio de Janeiro, Brasil, a PA poderia colher mais energia das ondas com o NSPn do que com o controle de trava. Além disso, a menor taxa de potência pico/média mostra que, usando o NSPn, o processo de absorção de energia é mais suave.