ارتقای تولید توان مبدل موج ستون نوسانی آب از طریق بهینه‌سازی ابعاد هندسی

در حال حاضر روش های متنوعی برای استحصال انرژی و تولید برق از انرژی امواج وجود دارد که یکی از ساده ترین و کاربردیترین روش ها استفاده از ستون نوسانی آب است. ستون نوسانی آب (owc) از یک محفظه تشکیل شده که بالا و پایین آمدن موج در داخل محفظه به ترتیب باعث تولید فشار دینامیکی مثبت و منفی شده که بهنوبه خود می تواند باعث چرخش توربین قرارگرفته در انتهای مجرا گردد. تحقیق حاضر بر روی owc دارای محفظه با دیوار جلویی است که جهت گیری آن در مقابل جهت جریان بوده است.در این پژوهش یک مطالعه عددی دوبعدی در مورد بهینه سازی هندسی یک مبدل انرژی امواج اقیانوسی به انرژی الکتریکی ارائه می شود که عامل اصلی آن owc است. برای انجام این کار، پارامتر هندسی طول محفظه owc بهینه می شد، درحالیکه پارامترهای دیگر (نسبت ارتفاع به طول) ، ثابت نگهداشته شد.در این مطالعه یک موج منظم با ابعاد در مقیاس آزمایشگاهی درنظرگرفته شد. از مدل چند فازی حجم سیال برای بررسی برهمکنش آب و هوا استفاده شد. دامنه محاسباتی توسط یک دستگاه owc همراه با مخزن موج نشان داده شد. هدف اصلی این پژوهش ارائه مدلی ریاضی جهت بررسی و سپس طراحی بهینه مبدل به منظور به حداکثر رساندن توان جذب شده آن در معرض شرایط محیطی موج تعریف شده است. جهت تعیین پارامتر بهینه مبدل انرژی بر اساس پارامترهای محیطی (عمق آب، پریود موج و ارتفاع)، ابتدا با به کارگیری الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات pso و کد نویسی در نرم افزار matlab اقدام به ایجاد الگوریتمی برای بررسی و ارائه بهینه ترین محفظه برای امواج با پارامترهای متنوع و در اعماق مختلف شده است. نتایج حاصل از این پژوهش بیانگر پاسخ مناسب الگوریتم پیشنهادی جهت تعیین پارامتر محفظه بهینه کارگذاری مبدل انرژی نوسانگر امواج بوده است علاوه بر این، بر اساس طراحی ابعاد صفحه مبدل و مطالعه موردی انجامشده، ضریب عملکرد مبدل طراحی شده در حالت بهینه به دست آمده برابر با 54 % است، که افزایش آن در مقایسه با پیشینه تحقیقات، خود تاییدی بر نتایج حاصله از تعیین حالت بهینه توسط الگوریتم ارائه شده بوده است.

improving the power outputs of oscillating water column wave energy converters by optimizing the geometrical parameters

introduction there are currently a variety of methods for extracting energy and generating electricity from wave energy, one of the simplest and most practicalmethods is to use a water oscillating column. the oscillating water column (owc) consists of a chamber in which the rising and falling of the wave inside the chamber produces positive and negative dynamic pressure, which in turn can cause the turbine to rotate at the end of the duct. our study on owc has a chamber with a front wall that is oriented against the direction of flow.methodology in this research, a two-dimensional numerical study on the geometric optimization of an ocean wave energy converter (wec) to electrical energy is presented, the main factor of which is owc. to do this, the geometric parameter of the owc chamber length was optimized, while the other parameters (height-to-length ratio) were kept constant. in this study, a regular wave with dimensions on a laboratory scale was considered. the main purpose was to optimize the geometry of the device with the aim of maximizing the absorbed power in conditions that are exposed to the defined wave environmental conditions. a multi-phase volume of fluid model was used to investigate climate interaction. the computational amplitude was represented by an owc device with a wave tank.the main purpose of this study is to present a mathematical model for optimal design and study of the converter under study. to determine the optimal energy converter parameter based on environmental parameters (water depth, wave period and altitude), first using the particle swarm optimization (pso) meta-processing algorithm and coding in matlab software to create an algorithm to study and provide the most optimal chambers with the widest range of text and waves we did different depths.pso algorithm a meta-heuristic optimization algorithm modeled on the movements of a group of birds or a group of fish that live in groups. the pso algorithmshows flying birds to accurately detect motion and analyzes flight patterns. this algorithm, like other evolutionary techniques, uses a population that contains potential solutions to a problem that it uses to explore the search space. the main difference between this method and other methods is that each particle has a velocity vector that by its changes continuously searches in the decision space. they are selected randomly with an initial velocity of zero. in the next steps, the particles have acceleration and velocity, so that the movement and displacement of each particle and the position of the particle in the new position is calculated according to the previous position and velocity.in this study, an attempt is made to investigate the simultaneous effect of environmental parameters on the efficiency of wave energy converters. for this purpose, the parameters of the period of impact waves (t), water depth (h), and the height of the index wave (h) are selected as theproblem variables. also, the water density parameter (ρ) enters the algorithm according to the region as a specific input. also, the necessary changes were made to define the main optimization equation and auxiliary equations, and the limit state equations were added to the algorithm.the problem under study specifically includes a principal equation, auxiliary equations, and limit state equations (boundary constraints). themain equation was considered according to the amount of impact wave energy and considering the angle of impact based on the mentioned relations. also, the limit equations of the problem (boundary constraints) are determined based on the minimum and maximum parameters of the variable. therefore, according to the defined quantities, the initial range for searching for answers will be in the form of limit equations and the minimum and maximum values of the original quantities.