عنوان
بررسي عددي و آزمايشگاهي تاثير شكل بستر بر كارآيي هيدروديناميكي مبدل انرژي امواج از نوع ستون آب نوساني
نويسنده اصلي
ميرزائي، حميد
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي عمران
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
با توجه به محدوديت منابع و آثار زيست‌محيطي سوخت‌هاي فسيلي، استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير به اولويت اصلي تأمين انرژي آينده تبديل شده است. انرژي امواج، به عنوان يكي از منابع پرچگالي و در دسترس، توجه پژوهشگران را جلب كرده است. مبدل‌هاي ستون آب نوساني (OWC) به دليل امكان تركيب با موج‌شكن‌ها، هزينه ساخت پايين و سهولت انتقال نيرو، جايگاه ويژه‌اي دارند؛ هرچند به دليل رفتار هيدروديناميكي پيچيده، هنوز به مرحله تجاري‌سازي نرسيده‌اند.
در اين پژوهش، براي نخستين بار كارآيي هيدروديناميكي مبدل‌هاي OWC با استفاده از روش بدون شبكه حل‌هاي اساسي (MFS) مورد تحليل قرار گرفت. اين روش امكان حل معادله لاپلاس مربوط به تابع پتانسيل سرعت موج را فراهم مي‌كند كه جريان غيرچرخشي و سيال ايده‌آل را توصيف مي‌كند و ضمن كاهش چشم‌گير زمان محاسبات نسبت به ساير روش‌هاي عددي، امكان بررسي دقيق رفتار هيدروديناميكي مبدل را نيز مي‌دهد. در تحليل اوليه، معادلات شرايط مرزيِ خطي بررسي شدند و انواع مختلف هندسه كف، از جمله سطوح شيب‌دار، ارزيابي شد. دو پارامتر كليدي بازشدگي(o) و شيب كف (θ) به عنوان عوامل مؤثر در مبدل‌هاي با كف شيب‌دار شناسايي شدند و تحليل نتايج نشان داد كه افزايش شيب و كاهش بازشدگي موجب كاهش راندمان در طول موج‌هاي كوتاه و بهبود كارآيي در طول موج‌هاي بلند مي‌شود. در نهايت، ايده‌هاي نو براي طراحي كف دو-شيب و سهموي معرفي گرديد. همچنين، به منظور بررسي رفتار غيرخطي تعامل امواج با مبدل و شناسايي اثرات سه منشا غيرخطي شامل متحرك بودن نقاط مرزي سطح آزاد و غيرخطي بودن شرايط مرزي سينماتيكي و ديناميكي، تحليل غيرخطي نيز انجام شد.
براي بررسي صحت و بهينه‌سازي يافته‌ها، مطالعه‌اي آزمايشگاهي روي مبدل‌هاي ساده و دو-شيب در دانشگاه صنعتي داليان چين انجام شد. نتايج نشان داد كه استفاده از كف دو-شيب موجب بهبود كارآيي مبدل در طول موج‌هاي بلند و كاهش افت كارآيي در طول موج‌هاي كوتاه مي‌شود. همچنين، با افزايش نسبت دامنه موج Ai/d، مبدل دو-شيب عملكرد بهتري نسبت به مبدل ساده از خود نشان داد. به عنوان مثال، در نسبت بدون بعد دامنه موج به عمق آب برابر با 02/0، راندمان آن تا 7% كم‌تر بود، اما در نسبت بدون بعد دامنه موج به عمق آب برابر با 04/0، كارآيي آن تا %14 از مبدل ساده بهتر شد. اين پژوهش علاوه بر ارائه يك روش عددي سريع و دقيق، راهكارهايي براي بهبود طراحي مبدل‌هاي OWC و ارتقاي كارآيي آن‌ها ارائه مي‌كند.
شماره ركورد
237775
گرايش رشته تحصيلي
مهندسي آب و سازه‌هاي هيدروليكي
دانشكده
مهندسي عمران
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان