مقطع دکتری

عنوان پایان نامه: 

مطالعه‌ی تجربی ـ عددی جهت انتخاب هندسه بهینه مبدل موج جاذب نقطه‌ای با سه درجه‌ی آزادی (هیو، سرج و پیچ) با تکیه بر مشخصات امواج دریای مازندران

چکیده:

به‌کارگیری انرژی نهفته در امواج به عنوان گونه‌ای از انرژی‌های تجدیدپذیر که از اثرات باد بر روی سطح آب ناشی می‌شود، امکان تأمین انرژی مورد نیاز بخشی از جهان و کاهش میزان وابستگی به سوخت‌های فسیلی و سایر منابع تجدیدناپذیر را فراهم خواهد آورد. به منظور تبدیل انرژی امواج، از تجهیزاتی تحت عنوان مبدل‌های انرژی استفاده می‌شود که گزینش مبدل مناسب ارتباط تنگاتنگی با ویژگی‌های آب و هوایی منطقه و نیز شرایط بستر و ساحل دریا دارد. بر اساس بررسی‌های انجام شده، دریای مازندران با وسعتی بیش از مجموع دریای عمان و خلیج فارس و با برخورداری از جریان‌های شدید دریایی، پتانسیل مناسبی برای استحصال انرژی امواج دارد. مبدل‌های سازگار با ویژگی‌های امواج و بستر دریای مازندران، از نوع جاذب نقطه‌ای با حرکات غالب در راستای پیچ می‌باشند. شایان توجه است که در کنار تعیین نوع مبدل، شناخت ابعاد بهینه مبدل برای شرایط امواج در هر دریای مشخص، حائز اهمیت ویژه‌ای می‌باشد؛ لذا با توجه به خلأ موجود در این راستا، ایده‌ی محوری این رساله بر تعیین ابعاد هندسی بهینه برای یک مبدل امواج جاذب نقطه‌ای با سه درجه آزادی و مناسب برای دریای مازندران قرار گرفته است. برای نیل به این هدف محوری، مطالعات در دو قالب عددی و تجربی انجام شده است. برای اعمال شرایط دریای مورد نظر، امواج دریای مازندران مورد مطالعه قرار گرفته، نتایج حاصل از آن در فصل جداگانه‌ای در این رساله ارائه شده است. مطالعه‌ی عددی در این رساله شامل شبیه‌سازی عددی مبدل در محیط نرم‌افزار نمو با استفاده از روش المان مرزی در حوزه فرکانسی و همچنین اعمال الگوریتم ژنتیک جهت بهینه‌سازی عددی هندسه مبدل می‌باشد. به منظور برآوردن نیازهای مطالعه‌ی تجربی با توجه به نتایج به دست آمده از بخش تحلیل عددی، اقدام به طراحی و ساخت مدل‌های مورد نیاز جهت آزمون‌های تجربی در استخر موج شده و عملکرد هر یک از مدل‌ها در شرایط گوناگون امواج دریا مورد ارزیابی قرار گرفته است. یکی از نکات حائز اهمیت در این مطالعه آن است که برخلاف اغلب مطالعات گذشته که بیشتر بر هندسه‌ی ساده‌ی یک استوانه استوار بوده، هندسه‌های پیچیده‌ای مورد توجه قرار گرفته است که قابلیت جذب انرژی در حرکات سه درجه آزادی را دارند. در انتهای این مطالعه، با توجه به جمع‌بندی نتایج به‌دست آمده از بهینه‌سازی‌های عددی و تجربی، هندسه بهینه مبدل برای نصب در شرایط امواج دریای مازندران انتخاب شده است.

کلمات کلیدی:

انرژی امواج، مبدل انرژی جاذب نقطه‌ای، ۳ درجه آزادی هیو، سرج و پیچ، آزمون‌های تجربی، بهینه‌سازی هندسی