Efeitos de um arranjo de cilindros verticais afastados em propriedades promediadas de ondas progressivas

RESUMO

O cálculo das fundações das estruturas de suporte de turbinas (monopilares) de parques eólicos offshore, a estimativa dos esforços causados pelas ondas, e o efeito das estruturas no meio ambiente, costumam considerar estas estruturas como cilindros verticais isolados. Justifica-se esta escolha pelo pequeno valor da razão entre o diâmetro dos monopilares e o comprimento da onda, e pelas longas distâncias entre as turbinas. Contudo, no caso de um grande arranjo de monopilares, o efeito do conjunto deve ser investigado. Este trabalho aborda a propagação de ondas através de um arranjo retangular de quatro cilindros separados 800 m e 300 m, aqui considerada como a geometria básica para um parque offshore de turbinas monopilares de arranjo geométrico qualquer. Resultados para velocidades no fundo, nível médio da água, transporte de massa e tensor de radiação na presença do arranjo são comparados àqueles obtidos com um único cilindro. O modelo numérico WAMIT® é usado para calcular a solução do potencial de velocidades. Os resultados mostram variações espaciais relevantes, especialmente para as tensões de radiação, para diferentes períodos de ondas incidentes e ângulos de propagação. Os efeitos de difração no campo de ondas pelo arranjo de cilindros foi significativamente maior que a superposição dos efeitos de difração de cilindros isolados nas mesmas condições de ondas. Os impactos da difração produzidos pelo conjunto do parque eólico sobre os processos morfodinâmicos no entorno das fundações, sobre as cargas atuantes nas estruturas, e sobre o clima das ondas após a passagem pelo parque são discutidos.

Palavras-chave:
Interação onda-cilindro; Arranjo monopilar; Tensor de radiação; Efeitos de segunda-ordem; Parques eólicos offshore