مجله علوم و فنون دریایی

مجله علوم و فنون دریایی

معرفی یک مدل متن-باز جهت تخمین نیروی تابش در معادله حرکت جاذب نقطه‌ای انرژی موج در نوسان هیو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه سازه های دریایی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران.
2 گروه سازه‌های دریایی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران.
3 گروه مهندسی کشتی سازی، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران.
چکیده
جذب توان امواج دریا توسط یک جسم نوسانگر روی آب، به مفهوم توانایی آن جسم جهت اندرکنش مناسب با امواج است. موجی که از یک دستگاه مبدل انرژی موج عبور می‌کند در صورتی انرژی خود را به سیستم در حال نوسان انتقال می‌دهد که این سیستم امواجی در جهت (فاز) مخالف با امواج برخوردی ایجاد کند. از این رو به منظور ارزیابی اولیه از عملکرد یک جاذب نقطه ای انرژی موج، تعیین نیروهای تابش ایجاد شده از سوی جسم شناور، نقش مهمی در طراحی اولیه و کنترل بهینه دستگاه خواهد داشت. در این مقاله پس از محاسبه ضرایب هیدرودینامیکی مربوط به شرایط یک نوسان هیو بویه استوانه‌ای، معادله حرکت سیستم بر اساس معادله انتگرال-دیفرانسیلی کامینز تحلیل شده است. حل عددی این سیستم با توجه به پیچیدگی ترم مرتبط با بردار نیروی تابش، می‌تواند بسیار طولانی و دشوار باشد. لذا با کدنویسی در برنامه متلب، این ترم با یک مدل خطی فضا-حالت جایگزین و سپس تخمین زده شده است. در این تحلیل از نتایج حوزه فرکانس در بازه 2-1 رادیان بر ثانیه که فرکانس غالب امواج دوردست خلیج فارس می باشد استفاده شده است. فرایند استفاده از مدل فضا-حالت نسبت به حل عددی مستقیم انتگرال پیچش در معادله حرکت، از دقت کافی برخوردار بوده و با توجه به اینکه سایر کدهای نوشته شده در این زمینه عملاً متن باز نیستند ضمن تأمین پایداری سیستم، حجم کلی محاسبات را کاهش می دهد که می‌تواند برای درجات آزادی بیشتر نیز مورد استفاده قرار بگیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

Cruz, J., 2008. Ocean wave energy (Vol. 144, pp. 2451-2460). Berlin: Springer.
Engström, J., Göteman, M., Eriksson, M., Bergkvist, M., Nilsson, E., Rutgersson, A. and Strömstedt, E., 2020. Energy absorption from parks of point‐absorbing wave energy converters in the Swedish exclusive economic zone. Energy Science & Engineering, 8(1), pp.38-49. Doi: 10.1002/ese3.507. 
Eriksson, M., Isberg, J. and Leijon, M., 2005. Hydrodynamic modelling of a direct drive wave energy converter. International Journal of Engineering Science, 43(17-18), pp.1377-1387. Doi: 10.1016/j.ijengsci.2005.05.014
Eriksson, M., Waters, R., Svensson, O., Isberg, J. and Leijon, M., 2007. Wave power absorption: Experiments in open sea and simulation. Journal of Applied Physics, 102(8). Doi: 10.1063/1.2801002
Falnes, J. and Kurniawan, A., 2020. Ocean waves and oscillating systems: linear interactions including wave-energy extraction (Vol. 8). Cambridge university press.
Li, Y. and Yu, Y.H., 2012. A synthesis of numerical methods for modeling wave energy converter-point absorbers. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(6), pp.4352-4364. Doi: 10.1016/j.rser.2011.11.008
Ljung, L., 2010. Perspectives on system identification. Annual Reviews in Control, 34(1), pp.1-12. Doi: 10.1016/j.arcontrol.2009.12.001
Medeiros, J.S.D. and Brizzolara, S., 2018. Mathematical Framework for Hydromechanical Time‐Domain Simulation of Wave Energy Converters. Mathematical Problems in Engineering, 2018(1), p.1710253. Doi: 10.1155/2018/1710253.
Nolte, J.D. and Ertekin, R.C., 2014. Wave power calculations for a wave energy conversion device connected to a drogue. Journal of Renewable and Sustainable energy, 6(1). Doi: 10.1063/1.4862785
Piscopo, V., Benassai, G., Cozzolino, L., Della Morte, R. and Scamardella, A., 2016. A new optimization procedure of heaving point absorber hydrodynamic performances. Ocean Engineering, 116, pp.242-259. Doi: 10.1016/j.oceaneng.2016.03.004. 
Pollard, D. and Radchenko, P., 2006. Nonlinear least-squares estimation. Journal of Multivariate Analysis, 97(2), pp.548-562. Doi: 10.1016/j.jmva.2005.04.002
Sanathanan, C. and Koerner, J., 1963. Transfer function synthesis as a ratio of two complex polynomials. IEEE transactions on automatic control, 8(1), pp.56-58. Doi: doi: 10.1109/TAC.1963.1105517. 
Sarpkaya, T., 2010. Wave forces on offshore structures. Cambridge university press.
Taghipour, R., Perez, T. and Moan, T., 2008. Hybrid frequency–time domain models for dynamic response analysis of marine structures. Ocean Engineering, 35(7), pp.685-705. Doi: 10.1016/j.oceaneng.2007.11.002
Xiao, H., Liu, Z., Zhang, R., Kelham, A., Xu, X. and Wang, X., 2021. Study of a novel rotational speed amplified dual turbine wheel wave energy converter. Applied Energy, 301, p.117423.
Yang, S., He, H., Chen, H., Wang, Y., Li, H. and Zheng, S., 2019. Experimental study on the performance of a floating array-point-raft wave energy converter under random wave conditions. Renewable Energy, 139, pp.538-550. Doi: 10.1016/j.renene.2019.02.093
Zhou, B., Hu, J., Sun, K., Liu, Y. and Collu, M., 2020. Motion response and energy conversion performance of a heaving point absorber wave energy converter. Frontiers in Energy Research, 8, p.553295. Doi: 10.3389/fenrg.2020.553295
دوره 25، شماره 1
بهار 1405
صفحه 71-88

  • تاریخ دریافت 15 اردیبهشت 1400
  • تاریخ بازنگری 13 مهر 1400
  • تاریخ پذیرش 28 مهر 1400
  • تاریخ انتشار 01 خرداد 1405