Estrazione di energia dal moto ondoso tramite WEC-RESEN: una analisi numerica preliminare

This thesis focus on the study of the interaction between a sea wave and a floating device such as WEC Resen, used to convert energy from waves. This study consists in the comparison between the results of a non-linear model (given by computational fluid dynamics simulations) and what is expected from a linear dynamic model, adapted to the case under study. The oscillatory dynamics of a simplified two-dimensional physical model, forced with a wave, was reproduced by means of CFD simulations, with the Ansys Fluent software. The interaction between a regular wave and a rectangular body was simulated. This body represents the structure of the WEC Resen floating device, free to move in a vertical direction. Later, the interaction between an irregular wave and the same rectangular body was also simulated. From these simulations the shift in the vertical direction and the force acting on the floating body in the vertical direction, both as a function of time, have been obtained. These results were analyzed in the frequency domine, and compared with what is predicted by the linear dynamic model. The comparison shows that the linear model isn’t an exact representation of the simulated phenomena, but it is a good approximation.

L’obiettivo di questa tesi è lo studio dei fenomeni di interazione tra un onda marina e un dispositivo galleggiante di tipo WEC Resen, atto alla conversione di energia elettrica dal moto ondoso. Questo studio è stato effettuato confrontando i risultati di un modello non-lineare prodotti dalle simulazioni di fluidodinamica computazionale (CFD) con quanto ci si aspetta da un modello dinamico lineare, adattato al caso oggetto di studio. La dinamica oscillatoria di un modello fisico semplificato bidimensionale, forzato con un onda, è stata riprodotta tramite simulazioni CFD, svolte per mezzo del software Ansys Fluent. Di fatto, è stata simulata l’interazione tra un’onda regolare e un corpo rettangolare, che rappresenta la struttura del dispositivo galleggiante WEC Resen, libero di muoversi in direzione verticale. In seguito è stata simulata anche l’interazione tra un onda irregolare e lo stesso corpo di forma rettangolare. Da queste simulazioni sono stati ricavati lo spostamento in direzione verticale in funzione del tempo e la forza agente sul corpo galleggiante in direzione verticale in funzione del tempo. Questi risultati sono stati analizzati nel dominio delle frequenze, e confrontati con quanto previsto dal modello dinamico lineare. Dal confronto si evince che il modello lineare non costituisce una rappresentazione esatta dei fenomeni simulati, ma ne costituisce tuttavia una buona approssimazione.