Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/28215

Type: Tese
Title: On the performance of multi-stable wave energy converter
Author(s)/Inventor(s): Liu, Bingqi
Advisor: Estefen, Segen Farid
Co-advisor: Conceição, Carlos Antonio Levi da
Abstract: A tese investigou o desempenho do conversor multi-estável de energia das ondas (WEC). Em primeiro lugar, a análise estática do WEC acoplado com duas-/três-/quatromolas descobriu que esses WECs têm modos mono-/bi-/tri-/quad-estáveis sob parâmetros de mola específicos. Em seguida, a análise dinâmica de WECs bi-/tri-/quad-estáveis é conduzida e o desempenho desses WECs é avaliado principalmente a partir de três aspectos: a eficiência, a largura de banda de frequência e a robustez do dispositivo. Em comparação com o modo bi-estável gerado pelo WEC acoplado a duas molas (WEC biestável convencional ou CB-WEC), verifica-se que parte do modo bi-estável gerado pelo WEC acoplado a três-/quatro-molas (WEC bi-estável aprimorado ou IB-WEC) tem maior eficiência, largura de banda de frequência mais ampla e maior robustez contra o distúrbio de amortecimento da PTO e mudanças do estado do mar. Além disso, um WEC tri-estável (Tri-WEC) e um WEC quad-estável (Quad-WEC) são selecionados e comparados com o IB-WEC. Os resultados mostram que o Tri-/Quad-WEC podem atingir maior eficiência do que o IB-WEC, especialmente em estados do mar de ultra-baixa energia. Além disso, sua robustez contra a dessintonia de amortecimento da PTO e mudanças no estado do mar também é mais substancial do que o IB-WEC. Finalmente, o desempenho do WEC acoplado a quatro-molas (FS-WEC) é avaliado em um local específico no mar. A comparação do desempenho de saída de energia com WEC linear (LN-WEC) mostra que o FS-WEC bem ajustado tem maior produção de energia e fluxo de saída de energia mais suave. O estudo também mostra que a robustez do FS-WEC contra as alterações dos parâmetros da mola aumenta à medida que o nível de energia das ondas aumenta.
Abstract: The thesis investigated the performance of multi-stable wave energy converter (WEC). First, the static analysis of the two-/three-/four-spring coupled WEC found that these WECs have mono-/bi-/tri-/quad-stable modes under specific spring parameters. Then, the dynamic analysis of bi-/tri-/quad-stable WECs is conducted, and the performance of these WECs is evaluated mainly from three aspects: the efficiency, the frequency bandwidth and the device robustness. Compared with the bi-stable mode generated by two-spring coupled WEC (conventional bi-stable WEC or CB-WEC), it is found that part of the bi-stable mode generated by three-/four-spring coupled WEC (improved bi-stable WEC or IB-WEC) has higher efficiency, wider frequency bandwidth and larger robustness against the PTO damping disorder and sea state changes. Furthermore, a tri-stable WEC (Tri-WEC) and a quad-stable WEC (Quad-WEC) are selected and compared with IB-WEC. Results show that these two WECs can achieve higher efficiency than IB-WEC, especially under ultra-low-energy sea states. Moreover, their robustness against PTO damping detuning and sea state changes is also more substantial than IB-WEC. Finally, the four-spring coupled WEC (FS-WEC) performance is assessed at a specific sea site. The power output performance comparison with linear WEC (LN-WEC) shows that the well-tuned FS-WEC has higher energy production and smoother power output flow. The study also shows that the robustness of the FS-WEC against spring parameter changes increases as wave energy level increases.
Keywords: Conversor de energia das ondas
Absorvedor pontual
Biestável
Tri-estável
Quad-estável
Wave energy converter
Point absorber
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA NAVAL E OCEANICA::ESTRUTURAS NAVAIS E OCEANICAS::DINAMICA ESTRUTURAL NAVAL E OCEANICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Oct-2021
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Oceânica

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