بررسي عددي عملكرد دستگاه ستون نوسانگر آب (OWC) تحت امواج موجود در سواحل جنوبي ايران

Numerical Investigation of the Performance of Oscillating Water Column (OWC) Device under the Waves Character on the Southern Coast of Iran

در اين تحقيق روش حجم محدود براي شبيه سازي عددي دستگاه ستون نوسانگر آب به كار گرفته شده است. براي اين منظور از ديناميك سيالات محاسباتي بر پايه معادلات ناوير استوكس استفاده شد. دستگاه ستون نوسانگر آب استوانه اي مورد استفاده قرار گرفت و اين نوع دستگاه داراي قابليت تقارني در برخورد با امواج ميباشد. بررسيها در دو بخش انجام گرفته اند. در بخش اول، از مقايسه بين مقادير آزمايشگاهي و عددي با امواج شبيه سازي شده، مطابقت مناسبي حاصل شد. در بخش دوم از تحقيق، به بررسي ميزان اثر ابعاد و هندسه دستگاه، مشخصات امواج مختلف موجود در سواحل جنوبي ايران و عمق هاي مختلف استغراق به منظور يافتن بهترين عملكرد دستگاه پرداخته شد. نتايج نشان داد كه تغيير در مشخصات امواج و ميزان عمق استغراق دستگاه ستون نوسانگر آب، داراي اثرات ناچيزي بر روي عملكرد دستگاه مي باشد. در واقع براي يك دستگاه با قطر ثابت، تغيير در دامنه موج و دوره تناوب، در حدود 2/94 درصد تغيير در عملكرد دستگاه داشته است. همچنين در مطالعه قطر دستگاه مشخص شد كه ابعاد و هندسه بيشترين تاثير را بر عملكرد آن دارد به گونه اي كه با افزايش دو و چهار برابري در قطر دستگاه، عملكرد آن به ترتيب 2/54 و 10/27 برابر ميشود.

In this study, numerical simulation of oscillating water column device is presented using a finite-volume method. For this purpose, the computational fluid dynamic model based on Navier-Stokes equations, was used. The cylindrical OWC was used and this kind of device has a symmetric ability for dealing with the waves. Analyses are divided into two sections. In the first section, the waves variables obtained from both experimental and numerical research with simulated waves are compared and similar results are obtained. In the second section, an investigation of the chamber geometry, the wave characters on the southern coast of Iran and different depths of submergence of OWC that provide the best device performance is carried out. It is found that both the different wave characters and depths of submergence of OWC tests indicate little influence over the device performance. Indeed, the device performance with a constant diameter has improved about 2.94 percent, with changes in amplitude and period. Also, the chamber diameter tests indicated that the device geometry has greatest influence in its performance, so that, when the device diameter has increased two and four times, the device performance has increased by 2.54 and 10.27 times, respectively.