Análise numérica via Dinâmica dos Fluidos Computacional da modificação do centro de massa em Floating Offshore Wind Turbines (FOWT) submetidas à ondas regulares - Parra, Daniel Pavan [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
Os métodos numéricos são essenciais para prever fenômenos aerodinâmicos e desenvolver novas tecnologias em Mecânica dos Fluidos. Com isso, aprimorar técnicas computacionais para visualizar escoamentos, determinar coeficientes aerodinâmicos, estudar fenômenos de fluxo e observar a interação onda-estrutura é crucial para entender os fenômenos relacionados à mecânica dos fluidos, tendo utilidade em diversas aplicações industriais, como é objetivo do projeto ligado ao OTIC (Offshore Technology Innovation Center ), ao longo de todo seu desenvolvimento, utilizando ferramentas de CFD (Computational Fluid Dynamics). O presente trabalho tem como intuito analisar o comportamento da estrutura de uma turbina eólica offshore (FOWT) submetida à forças externas de uma onda marítima através do software DualSPHysics, que em conjunto com o acoplamento MoorDyn permite o estudo de corpos flutuantes sob a ação de ondas periódicas e aleatórias. Assim, por meio da análise dos parâmetros obtidos numericamente, para verificar a estabilidade da estrutura perante aos esforços submetidos, sendo modificado a posição do seu centro de massa em 5 medidas. Como resultado, constatou-se que os softwares utilizado descreveram os fenômenos de interação fluido estrutura, como o tombamento da estrutura pela configuração do posicionamento do centro de massa da mesma. Através das simulações realizadas, percebeu-se um comportamento mais estável e próximo ao desejado, ocorreu com o centro de gravidade na configuração 2 (com o centro de gravidade, CG, em uma altura de 0,226 m em Z+) e 3 (com o CG em uma altura de 0,246 m em Z+), não apresentando fortes oscilações com grandes amplitudes, nem falhas e danos na estrutura analisada.

Numerical methods are crucial for predicting aerodynamic phenomena and developing new technologies in Fluid Mechanics. Thus, enhancing computational techniques to visualize flows, determine aerodynamic coefficients, study flow phenomena, and observe wave-structure interaction is essential for understanding fluid mechanics-related phenomena. This has practical applications in various industrial contexts, as is the objective of the project associated with the Offshore Technology Innovation Center (OTIC) throughout its development, employing Computational Fluid Dynamics (CFD) tools. The present work aims to analyze the behavior of the structure of an offshore wind turbine (FOWT) subjected to external forces from a maritime wave using the DualSPHysics software. In conjunction with the MoorDyn coupling, this setup allows the study of floating bodies under the action of periodic and random waves. Thus, by analyzing numerically obtained parameters to verify the stability of the structure under the submitted forces, the position of its center of mass was modified in five measurements. As a result, it was observed that the utilized software accurately described fluid-structure interaction phenomena, such as the tilting of the structure due to the configuration of the center of mass positioning. Through the conducted simulations, a more stable behavior, closely aligned with the desired outcome, was achieved with the center of gravity in configuration 2 (with the center of gravity, CG, at a height of 0.226 m in Z+) and 3 (with the CG at a height of 0.246 m in Z+). The structure showed no strong oscillations with significant amplitudes, nor did it exhibit failures or damage during the analysis.
Numerical analysis via Computational Fluid Dynamics of the modification of center of cass in Floating Offshore Wind Turbines (FOWT) subjected to regular waves
Keywords: CFD (Computational Fluid Dynamics); SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics); Interação fluido-estrutura; DualSPHysics