Alteration of ocean waves by periodic submerged structures for renewable energy extraction

Questa tesi si concentra sul comportamento di strutture immerse e sulla loro interazione con fenomeni ondosi oceanici allo scopo di modificarne l’ampiezza in superficie. Si suppone che queste strutture siano disposte sul fondale marino secondo schemi geometrici ricorrenti, per esempio lenti. Opportune disposizioni strutturali possono indurre un’interferenza costruttiva sulle onde di superficie, le quali presentano tipicamente un carattere pseudo-periodico nel tempo e nello spazio aumentandone così l’ampiezza. Noto che l’energia delle onde di superficie è proporzionale alla loro ampiezza, i risultati proposti in questa ricerca possono essere utilizzati per migliorare, in maniera del tutto sostenibile, l’efficienza dei dispositivi che sfruttano il moto ondoso per l’estrazione di energia rinnovabile, anche noti come energy harvesters. Per questi ultimi infatti l’efficienza della conversione dell’energia dipende dalla variazione altimetrica fra la cresta e il ventre dell’onda. Nello studio del problema, si considereranno le equazioni classiche di Navier-Stokes applicate al caso di fondali medio bassi (shallow waters). Successivamente teorie complesse per lo studio di sistemi periodici (già utilizzate in altri campi come la fisica quantistica e l’elettromagnetismo), verranno applicate per descrivere l’interazione tra le onde e il fondale periodico. Tale formulazione consentirà di progettare le strutture sul fondale capaci ottimizzare l’ampiezza dell’onda rispetto al caso di fondale indisturbato.