شبيه سازي عددي يك مبدل انرژي موج چرخان در نزديكي ساحل

Numerical simulation of a near-shore rotating wave energy converter

گسترش مبدل‌هاي انرژي موج يكي از چالش‌هاي مهمي است كه اخيراً معماران دريايي با آن مواجه بوده‌اند. يكي از مهم‌ترين رويكردها پيش از ساخت مبدل‌هاي انرژي موج آن است كه مدل مفهومي آن‌ها در نرم‌افزارهاي ديناميك سيالات محاسباتي مورد ارزيابي قرار بگيرند؛ بنابراين، در اين مقاله يك مدل نوآورانه از مبدل انرژي موج ارائه گرديده و عملكرد هيدروديناميكي مبدل پيشنهادي در خليج‌فارس بررسي شده است. جهت شبيه‌سازي دقيق ديناميك مبدل انرژي موج، از تكنيك مش مورفينگ استفاده شده است. از آنجايي كه مبدل ارائه شده يك طراحي نوآورانه بوده و مدل آزمايشگاهي براي اعتبارسنجي آن در دسترس نبوده است، تلاش شده است تا چيدمان عددي با استفاده از مسائل آزمايشگاهي مشابه كه ويژگي‌هاي مختلف مسئله موردنظر را دارا هستند، مورد صحت سنجي قرار بگيرند. سپس، چندين هندسه مختلف شامل پدال تخت، فويل، نيم كره كوچك و بزرگ براي مبدل انرژي موج به صورت عددي مورد بررسي قرار گرفته و پدال نيم كره كوچك به عنوان بهترين هندسه ممكن جهت محاسبات نهايي تعيين شده است. تعداد پدال‌ها نيز پارامتر ديگري بوده است كه مورد ارزيابي قرار گرفته و مدل هشت پدالي به عنوان انتخاب بهينه تشخيص داده شده است. در انتها، مبدل انرژي موج بهينه در نه موج مختلف شبيه‌سازي گرديده و نتايج به صورت كامل ارائه شده‌اند.

Development of wave energy convertors (WEC) is one of the main challenges that naval architectures have encountered, recently. One of the most important approaches before construction of WECs is the evaluation of their conceptual models in computational fluid dynamics (CFD) software. Therefore, in the current article, an innovative model of wave energy convertor is presented and hydrodynamic performance of proposed model in Persian Gulf has been examined. For accurate simulation of dynamics of WEC, mesh morphing technique is utilized. Since the presented WEC is an innovative design and there is no experimental result for validation purpose, it is tried to verify the numerical setup using similar experimental problems which have the various characteristics of the considered problem. Then, several different geometries including flat and foil pedals, and big and small semi-spherical pedals as a part of WEC have been analyzed, numerically. Small semi-spherical pedal has been determined as the best possible geometry. Number of pedals has been another parameter which has been studied and eight pedals model has been recognized as optimum choice. Finally, optimum WEC has been simulated in nine different waves and the results have been presented.