عنوان

مطالعه آزمایشگاهی و عددی عملکرد هیدرودینامیکی و قابلیت استحصال انرژی روگذری موج در موج شکن های شناور

Number

پ۲۹۸۲۶

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

مطالعه آزمایشگاهی و عددی عملکرد هیدرودینامیکی و قابلیت استحصال انرژی روگذری موج در موج شکن های شناور

First Statement of Responsibility

ساحل سهرابی

Name of Publisher, Distributor, etc.

عمران

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۰

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۶۴ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Date of degree

۱۴۰۰/۱۱/۲۵

Text of Note

امروزه به دلیل بحران گرمای جهانی که یکی از دلایل آن، انتشار گازهای گلخانه¬ای می¬باشد، انرژی¬های تجدیدپذیر از قبیل انرژی بادی، انرژی خورشیدی و انرژی دریا، بیش از پیش مورد توجه محققین قرار گرفته است. دریاها و اقیانوس¬ها یکی از این منابع تجدید¬پذیر می¬باشند که می¬توانند قسمتی از نیاز جوامع بشری به برق را مرتفع نمایند. یکی از ایراداتی که به انرژی تجدیدپذیر از جمله انرژی دریا وارد است هزینه¬ی بالای تولید آن در قیاس با نیروگاه¬های فسیلی می¬باشد. در این تحقیق، موج¬شکن شناوری طراحی شده است که علاوه بر حفاظت از ساحل به منظور مبدل انرژی موج نیز به¬کار می¬رود. شیوه¬ی مورد استفاده در این تحقیق برای استحصال انرژی موج، استفاده از روگذری موج می¬باشد. در این تحقیق موج¬شکن طراحی شده یک¬بار با داشتن مخزن بین دو قسمت شناور، برای حالت ترکیب با مبدل انرژی موج و بار دیگر بدون داشتن مخزن به عنوان موج¬شکن تنها مورد بررسی قرار گرفته است. سیستم پیشنهادی زنجیر- صفحه نیز برای حالت موج¬شکن بررسی گردید. تمامی آزمایشات تحت موج منظم و نامنظم مورد بررسی قرار گرفته است. در این آزمایشات اثر درجه آزادی، فاصله بین شناور، شیب سازه، عمق آبخور سازه، اثر سیستم زنجیر-صفحه و همچنین ضریب زبری مورد تحقیق قرار گرفته است. علاوه بر مدل آزمایشگاهی، حل عددی با نرم افزار Flow3D که یک نرم¬افزار دینامیک سیالات محاسباتی می¬باشد نیز یه منظور بررسی گسترده¬تر شبیه¬سازی گردید. نتایج نشان داد که در دوره تناوب پایین، سازه با 1 درجه آزادی عملکرد بهتری نسبت به سازه با 3 درجه آزادی دارد در حالیکه در دوره تناوب بالاتر نتیجه عکس خواهد بود. با بررسی عمق آبخور مشاهده گردید که با افزایش عمق آبخور عملکرد سازه بهتر می¬شود اما چنانچه این افزایش، باعث کاهش ارتفاع سطح آزاد و افزایش روگذری گردد ضریب عبوری بالاتر می¬رود. ضریب عبوری برای سازه با زاویه شیب 30، 40، 60 و 75 درجه به ترتیب به میزان 11 تا 19 درصد، 9 تا 16 درصد، 5 تا 10 درصد و 4 تا 8 درصد کمتر از آن برای سازه قائم با عرض معادل به دست آمد. با کاهش 50 درصدی فاصله بین دو شناور، ضریب عبوری به میزان 7 تا 8 درصد برای سازه با زاویه شیب 40 و 60 درجه کاهش می¬یابد. ضریب عبوری برای سازه در حالت داشتن ضریب زبری بسته به میزان آن، 4 تا 7 درصد پایین¬تر از آن برای سازه بدون ضریب زبری است. زبری در دوره تناوب بالا تقریبا بی اثر می¬باشد. سیستم زنجیر-صفحه در دوره تناوب بالاتر موثرتر است و تاثیر آن بین 4 تا 14 درصد کاهش ضریب عبوری برای دوره تناوب 77/0 تا 8/1 ثانیه می¬باشد. در رابطه با موج¬شکن مرکب می¬توان گفت که سازه با زاویه شیب 30 درجه در ارتفاع موج 08/0 متر و دوره تناوب 8/1 ثانیه بیشترین میزان برق تولیدی که برابر با 0014/0 کیلووات در متر است را دارا می¬باشد. این عدد برای سازه در ابعاد واقعی 2/1 کیلووات در متر خواهد بود. ضریب عبوری در این حالت 49 درصد می¬باشد که نشان از کارایی آن برای حفاظت از سواحل دارد.

Text of Note

Today, due to the global warming crisis which is a result of the emission of greenhouse gases, renewable energies such as wind energy, solar energy and sea energy, have become more important to researchers. The seas and oceans are among these renewable resources that can meet part of human societies' electricity needs. One of the drawbacks of renewable energy, including marine energy, is the high cost of production compared to that of the fossil power plants. In this study, floating breakwater and wave energy converter integrated for cost sharing are presented. The method used in this research to extract wave energy is the use of wave overtopping. In this research, a breakwater is designed once with a reservoir between two floating parts for a hybrid floating breakwater and again without a reservoir as a breakwater only has been investigated. The proposed chain-plate system is investigated for a floating breakwater. All experiments are carried out under regular and irregular waves. In these experiments, the effects of degree of freedom, distance between floaters, slope of the structure, draft, chain-plate system as well as the roughness coefficient have been investigated. In addition to the experimental model, a numerical model is simulated with Flow3D, which is a computational fluid dynamics (CFD) software. The results show that in the lower period, the structure with 1 degree of freedom has a better performance than the structure with 3 degrees of freedom, while in the period of higher period the result is the opposite. By investigating the draft, it is observed that by increasing the draft, the performance of the structure is improved, but this increase reduces the freeboard and increases the overtopping resulting in higher transmission coefficient. The transmission coefficients for structures with slope angles of 30, 40, 60 and 75 degrees are 11 to 19 %, 9 to 16 %, 5 to 10 % and 4 to 8 % respectively, less than that for vertical structures with equivalent width. By reducing the distance between the two floaters by 50%, the transmission coefficient is reduced by 7 to 8 % for structures with a slope angle of 40 and 60 degrees. The transmission coefficient for the structure with roughness is 4 to 7% lower than that for the structure without a coefficient of roughness. Roughness is almost ineffective for higher waves. The chain-plate system is more efficient in the higher period. The effect is between 4% to 14% reduction of the transmission coefficient for the period of 0.77 to 1.8 seconds. In the case of hybrid breakwaters, the structure with a slope angle of 30 degrees at a wave height of 0.08 m and a period of 1.8 seconds has the highest amount of electricity generated, which is equal to 0.0014 kW / m. This number will be 1.2 kW / m for the structure in prototype. The transmission coefficient in this case is 49% which indicates its efficiency for the protection of beaches.

Variant Title

Experimental and numerical study of hydrodynamic performance and feasibility of wave overtopping energy extraction in floating breakwaters

Entry Element

‏‏سهرابی،

Part of Name Other than Entry Element

ساحل

Relator Code

تهیه کننده

Entry Element

‏لطف‌اللهی‌یقین،

Entry Element

‏امین فر،

Entry Element

مجتهدی،

Part of Name Other than Entry Element

محمدعلی

Part of Name Other than Entry Element

محمد حسین

Part of Name Other than Entry Element

علی رضا

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏تبریز