عنوان
شبيه سازي عددي هيدروديناميك ميدان امواج در مقابل سازه ي مبدل انرژي نوع owsc (در حالت بدون دوران)
نويسنده اصلي
كسري كريمي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
امواج دريايي يكي از پاكترين و عظيمترين انواع منابع انرژي تجديدپذير به شمار ميرود. افزايش نگرانيهاي جهاني در حوزه انرژي در سالهاي اخير باعث شده است تا مبحث بهرهبرداري انرژي از امواج توجه فراواني را به خود جلب كند. مبدل نوسانگر بالهاي يا OWSC در ميان انواع مبدلهاي ابداعشده براي بهرهبرداري انرژي امواج، يكي از موفقترين نمونهها است. اين مبدل متشكل از بالهاي است كه عمود بر راستاي تابش امواج قرار گرفته و در اثر برخورد امواج حول مفصلي مستقر در نزديكي بستر دريا نوسان ميكند.
بررسي اثرات هيدروديناميكي سازهي مبدل بر محيط دريا، يكي از جنبههاي مهم طراحي اين سازهها است كه كمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. اندركنش موج با سازهي مبدل باعث تغيير در هيدروديناميك ميدان امواج و متعاقبا تغيير الگوي جريانهاي متوسط برشي در اطراف آن ميشود. يكي از مهمترين جنبههاي مطالعهي الگوي جريانهاي متوسط برشي، نقش كليدي اين جريانها در وقوع آبشستگي پاي سازه است. به عبارتي ديگر بررسي هيدروديناميك ميدان امواج در مقابل سازه و تاثيرات آن بر بستر دريا در اطراف سازهي مبدل، مقدمهاي براي مقابله با آبشستگي است كه يكي از تهديدات اصلي پايداري سازههاي دريايي به شمار ميرود.
در اين پايان‌نامه از نرمافزار متنباز OpenFoam براي ساخت يك مدل سه‌بعدي عددي در مقياس 1/25 بر پايهي معادلات ناوير- استوكس متوسط گيري شده در زمان (RANS)، در كنار مدل آشفتگي SST براي شبيهسازي اندركنش موج با يك مبدل نوسانگر بالهاي استفاده شده است. در تحقيق حاضر به منظور اجتناب از پيچيدگي مدل و كاهش هزينههاي محاسباتي، دوران بالهي مبدل در مدلسازي منظور نشده است ليكن با هدف بدست آوردن تخميني اوليه از اثرات دوران باله بر مساله، در مدلسازي عددي علاوه بر حالت قرارگيري باله در راستاي قائم، دو مدل نيز براي حالت قرارگيري باله در زواياي حدي عملكرد خود ايجاد شده است. به منظور اطمينان از صحت عملكرد مدل نيز نتايج مدلهاي عددي دوبعدي و سه‌بعدي با دادههاي آزمايشگاهي موجود مقايسه شده است.
نتايج شبيهسازي نشان ميدهد الگوي جريان شكل گرفته در مقابل مبدل متفاوت از الگوي تشكيل شده در مقابل بدنهي سازههاي با ديوار قائم است چرا كه طول محدود باله موجب انعكاس ناقص موج از سازه شده و تشكيل امواج ايستا و در پي آن الگوي سلولهاي جريان پايدار چرخشي را نيز مختل نموده است. از سوي ديگر گردابههاي تشكيل شده اطراف لبهي بالهي مبدل در هر دوره تناوب موج ميدان جريان را شديداً تحت تأثير قرار داده و موجب افزايش سرعت جريان در اين ناحيه شده است. اين افزايش سرعت در قالب افزايش تنش برشي، بستر دريا را در اين ناحيه مستعد وقوع آبشستگي مينمايد. الگوي ناحيهي بحراني تنش شباهت زيادي به الگوي آبشستگي اطراف سر موجشكنهاي ديوار قائم دارد، اين در حالي است كه در تحقيقات پيشين، به دليل دو-بعدي در نظر گرفتن مسئله، تشكيل جريانهاي پايدار چرخشي به عنوان عامل تعيينكنندهِي وقوع آبشستگي شناخته ميشد.
شماره ركورد
190245
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
استاد مشاور
دكتر فاطمه حاجي وليئي
رشته تحصيلي
سواحل بنادر و سازه هاي دريايي
استاد راهنما
دكتر عباس يگانه بختياري