پديد آورنده :
تائيد، اميررضا
عنوان :
شبيه سازي عددي مبدل انرژي موج جاذب نقطه اي دو بدنه
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
بيست و يك، 177ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
احمد سوهان كار اصفهاني، شهريار منصور زاده
توصيفگر ها :
مبدل انرژي موج , جاذب نقطه اي دو بدنه , ديناميك سيالات محاسباتي , ضرائب هيدروديناميكي , آزمون نوسان اجباري هيو , آزمون زوال آزاد هيو
استاد داور :
مهدي نيلي احمدآبادي، احمدرضا پيشه ور اصفهاني
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/07/09
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/07/12
چكيده فارسي :
به دليل كمبود و بحران افزايش قيمت سوخت¬هاي فسيلي، همچنين آلودگي زيست محيطي ناشي از آن¬ها در اغلب شهرهاي صنعتي، توجه كشورهاي پيشرفته، به بهره¬برداري از منابع انرژي تجديد پذير معطوف شده است. امروزه موضوع استحصال انرژي از منبع تجديد پذير امواج دريا توسط انواع مبدل¬هاي انرژي موج، از جمله مرزهاي دانش جهاني بوده و مورد توجه محققين قرار گرفته است. در اين پژوهش، مطالعه¬ي عددي بر روي يك مبدل انرژي موج جاذب نقطه اي دو بدنه، كه به طور مشترك توسط دانشگاه صنعتي اصفهان و دانشگاه صنعتي هامبورگ آلمان در دست بررسي، طراحي و ساخت است، صورت گرفته است. جهت تعيين رفتار ديناميكي مبدل انرژي موج، چالش اصلي محاسبه¬ي ضرائب هيدروديناميكي بدنه¬هاي مبدل است. تعيين جرم افزوده و ضريب ميرايي بدنه¬هاي مبدل، با شبيه سازي آزمون نوسان اجباري در راستاي هيو بدنه¬ها در آب ساكن، به روش ديناميك سيالات محاسباتي و با استفاده از نرم افزار ANSYS CFX 18.2 مبتني بر روش حجم محدود، انجام گرفته است. شبيه سازي آزمون نوسان اجباري جريان پيرامون دو بدنه¬ي مبدل، به صورت سه بعدي، دو فازي و ناپايا و پس از بررسي استقلال از شبكه، طول ميدان و گام زماني، براي فركانس و دامنه¬هاي نوسان مختلف، انجام گرفته است. مدل سازي جريان آشفته¬ي پيرامون بدنه¬-هاي مبدل، به صورت ميانگين¬گيري رينولدز معادلات ناوير استوكس و به روش دو معادله¬اي SST انجام گرفته است. تاثير دامنه و فركانس نوسان بر ضرائب هيدروديناميكي بدنه¬ها، دامنه پاسخ عملكردي، ساختار گردابه¬اي، خطوط جريان و بردار سرعت جريان پيراموني بدنه¬هاي مبدل، مورد بحث قرار گرفته است. نتايج حاصل از شبيه سازي با نتايج تجربي به دست آمده از آزمايش¬هاي انجام گرفته در پژوهشكده زير دريا دانشگاه صنعتي اصفهان، اعتبار سنجي شده است. در ادامه جهت تعيين نيروي تحريك موج وارد بر بدنه¬هاي مبدل، به عنوان مجهول ديگر معادله¬ي حركت مبدل، برخورد موج به بدنه¬هاي ساكن از روش ديناميك سيالات محاسباتي و با استفاده از نرم افزار¬هايANSYS FLUENT و ANSYS CFX، در دو فركانس موج متفاوت براي بدنه¬هاي مبدل، بر مبناي تئوري موج ايري، شبيه سازي شده است. نتايج حاصل از شبيه سازي برخورد موج نيز با نتايج تجربي و تحليلي مقايسه شده است. در انتها به عنوان كاربردي ديگر از ديناميك سيالات محاسباتي، با شبيه سازي آزمون زوال آزاد بدنه¬ي مغروق مبدل توسط ANSYS CFX، در سه دامنه¬ي اوليه¬ي متفاوت، فركانس طبيعي و ضرائب هيدروديناميكي بدنه-ي مغروق در فركانس طبيعي آن، تعيين گرديده است.
چكيده انگليسي :
Due to the shortage and crisis of fossil fuel price increase, as well as the environmental pollution caused by them in most industrial cities, the attention of advanced countries has been directed to the exploitation of renewable energy sources. Nowadays, the topic of energy extraction from the renewable source of sea waves by various types of wave energy converters is one of the frontiers of global knowledge and attracted the attention of researchers. In this research, a numerical study has been done on a two-body point absorber wave energy converter (WEC), which is being jointly investigated, designed and built by Isfahan University of Technology and Hamburg University of Technology. To determine the dynamic behavior of the WEC, the main challenge is to calculate the hydrodynamic coefficients of the bodies. The determination of the added mass and the damping coefficient of the WEC bodies have been done by simulating heave forced oscillation test of bodies in still water with computational fluid dynamics method and using ANSYS CFX 18.2 software. The simulation of the forced oscillation test of the fluid flow around the two bodies of WEC, after investigation of sensitivity of the mesh, domain and time step, has been carried out in a three-dimensional, two phases and unsteady method for different frequencies and amplitudes of oscillation. Modeling of the turbulent flow around the WEC bodies has been done by SST two equation method. The effect of amplitude and frequency of oscillation on the hydrodynamic coefficients of the bodies, response operator amplitude, vortex structure , stream lines, velocity vectors and heave velocity around the WEC bodies have been discussed. The results of the simulations have been validated with the experimental results obtained from the experiments conducted at the subsea science and technology research institute of Isfahan University of Technology. In order to determine the excitation force of the wave on the WEC bodies, as another unknown in WEC motion equation, the impact of the incident wave on the stationary bodies in two different wave frequencies have been simulated for the WEC bodies based on the airy wave theory and the CFD results have been compared with experimental and analytical results. Finally, as another application of computational fluid dynamics, the natural frequency and hydrodynamic coefficients of submerged body at its natural frequency, have been calculated, using simulating the heave force decay test of WEC submerged body, in three different primary amplitudes.
استاد راهنما :
احمد سوهان كار اصفهاني، شهريار منصور زاده
استاد داور :
مهدي نيلي احمدآبادي، احمدرضا پيشه ور اصفهاني
