مطالعه ي آزمايشگاهي و تحليلي تاثير پارامترهاي هندسي و محيطي بر روگذري موج از مبدل انرژي موج (OBREC)

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

دكتري

عملكرد مبدل¬هاي انرژي موج از نوع روگذري، به‌طور چشمگيري وابسته به تخمين دقيق دبي روگذري موج است كه اين پارامتر را به يكي از عوامل كليدي در طراحي چنين سازه‌هايي تبديل مي‌كند. تحليل و درك پديده¬ي روگذري امواج مستلزم بررسي دقيق هندسه¬ي دستگاه، شرايط محيطي موج و عملكرد هيدروليكي بالاروي و روگذري موج روي شيب سازه است. در پژوهش حاضر، 180 آزمايش دو بعدي به‌منظور بررسي رفتار روگذري و بالاروي موج تحت تأثير هندسه‌هاي مختلف دستگاه OBREC و شرايط مختلف امواج انجام شد. در اين راستا، يك پارامتر بي‌بعد نوين (H*√T*) براي ارزيابي توأم اثرات ارتفاع و پريود موج معرفي شد و همچنين يك پارامتر روگذري جديد (NOT) با در نظر گرفتن نوع شكست موج پيشنهاد گرديد. نتايج نشان داد كه پارامتر NOT قابليت پيش‌بيني مناسبي براي روگذري موج دارد و ضريب تبيين آن براي امواج ريزشي و خزشي به ترتيب %88 و %97 به دست آمد. همچنين، با تحليل رفتار امواج روي شيب سازه، مقدار بحراني پارامتر تشابه شكست موج برابر با 2/4 بين محدوده شكست ريزشي و خزشي شناسايي شد كه تغيير رفتار مشخصي در روند بالاروي و روگذري موج ايجاد مي‌كند. تحليل‌ هندسه¬ي سازه نشان داد كه افزايش آبخور سطح شيب¬دار مخزن و شيب ملايم‌تر مخزن باعث افزايش روگذري موج و افزايش ارتفاع سطح شيب¬دار مخزن و شيب ملايم‌تر موج¬شكن منجر به كاهش روگذري موج مي¬شود. در نهايت با بررسي سيستماتيك تمام پارارمترهاي موثر هندسي و محيطي، معادله‌اي پيش‌بيني‌كننده براي هر دو نوع شكست موج با ضرايب تبيين %82 و %84 به ترتيب براي امواج ريزشي و خزشي ارائه شد. در مقايسه با بهترين مدل موجود در منابع، فرمول پيشنهادي خطاي ميانگين نسبي را %98 كاهش داده و ميانگين ضريب تبيين آن به %83 رسيد. با توجه به پيچيدگي اندركنش موج - سازه، بررسي بالاروي و روگذري موج با رويكردي فيزيك‌محور مي‌تواند بينش عميقي در مورد رفتار روگذري در سازه‌هاي ساحلي، به‌ويژه در دستگاه OBREC، فراهم آورد. در اين پژوهش، يك روش نوين فيزيك‌محور براي تخمين ارتفاع بالاروي و دبي روگذري موج ارائه شده است كه در آن، بيشينه شار تكانه موج در پاي سازه با حجم گوه آب بالا رفته بر شيب سازه و گوه آبي كه به تاج دستگاه OBREC مي‌رسد و از آن روگذري مي‌كند، ارتباط داده شد. با استفاده از اين رويكرد، مدلي تحليلي-تجربي توسعه يافت كه قادر به پيش‌بيني ارتفاع بالاروي موج و دبي روگذري موجبه ترتيب با ضريب تبيين %92 و %34/87 است. در اين مدل، ضخامت و سرعت جريان در تاج مخزن نيز لحاظ شده است. مزيت اصلي اين روش، تكيه آن بر اصول فيزيكي برهمكنش موج-سازه به جاي وابستگي صرف به داده‌هاي تجربي است. فرمول‌هاي پيشنهادي پس از اعتبارسنجي با داده‌هاي آزمايشگاهي، همخواني بسيار خوبي نشان داده و دقت بالاتري نسبت به روش‌هاي تجربي متداول دارند. يافته‌هاي اين پژوهش رويكردي قابل اعتماد با بررسي سيستماتيك پارامترهاي موثر در بازه¬ي وسيعي از داده¬ها و مبتني بر اصول فيزيكي را براي طراحي دستگاه OBREC و بهبود دقت پيش‌بيني بالاروي و روگذري امواج ارائه مي‌دهد.

236568

آب و سازه‌هاي هيدروليكي

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان