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Por se tratar de uma fonte renovável de energia, estudos sobre a obtenção de energia elétrica por meio da energia das ondas do mar vem ganhando destaque ao longo dos anos. Com esta motivação, o presente trabalho avalia geometricamente um dispositivo conversor de energia das ondas do tipo coluna de água oscilante (CAO), que é composto por uma câmara hidropneumática e um duto de ar, onde uma turbina e um gerador elétrico são acoplados. A câmara é aberta abaixo do nível da superfície livre, enquanto o duto é aberto para a atmosfera. O movimento oscilante das ondas provoca o escoamento do ar dentro desta estrutura, acionando a turbina que produz energia elétrica. Para a avaliação geométrica do CAO, utilizou-se o design construtal aliado à busca exaustiva na investigação do grau de liberdade H1/L1, razão entre a altura e o comprimento da câmara hidropneumática, mantendo constante a área da câmara. Considerou-se um domínio computacional bidimensional em escala de laboratório e a incidência de ondas regulares. As simulações foram realizadas no Fluent e o modelo multifásico volume of fluid (VOF) foi utilizado. A geometria ótima foi encontrada para H1/L1 = 0,80, atingindo eficiência 1,5 vezes superior do que a pior, H1/L1 = 5,00.

The purpose of this study is to computationally analyze the hydropneumatic power available in the air duct of an Oscillating Water Column (OWC) Wave Energy Converter (WEC) device when subject to realistic sea state data (irregular waves) and when submitted to the regular waves representative of this sea state. The OWC WEC is mainly composed of a hydropneumatic chamber and an air duct where a turbine and electric generator are coupled. The chamber is open below the free surface while the duct is open to the atmosphere. The oscillating movement of the water-free surface inside the chamber causes the air to flow, moving the turbine and generating electricity. To execute this study, a bi-dimensional computational model was considered and numerical simulations of wave generation were carried out using ANSYS Fluent, which is a Computational Fluid Dynamics (CFD) software based on the Finite Volume Method (FVM). The Volume of Fluid (VOF) multi-phase model was applied in the treatment of the water-air interaction. To evaluate the average hydropneumatic power available in the duct, the static pressure, velocity, and air mass flow rate were monitored. The results were analyzed, showing that the available power is 250% greater when the device is subject to realistic irregular waves rather than subject to representative regular waves.