بررسی اثر زبانه انتهایی بر کارایی ستون نوسانی آب جهت استحصال انرژی موج

در حال حاضر روش های متنوعی برای استحصال انرژی و تولید برق از انرژی امواج وجود دارد که یکی از ساده ترین و کاربردی ترین روش ها استفاده از ستون نوسانی آب می باشد. ستون نوسانی آب 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 به نوبه خود می تواند باعث چرخش توربین قرار گرفته در انتهای مجرا گردد. در این تحقیق جهت بررسی تاثیر زبانه انتهایی بر میزان کارایی سیستم سه مدل فیزیکی بدون زبانه انتهایی، زبانه 50 و 100 میلی‌متری در فرکانس های مختلف به کار گرفته شد. علاوه بر این از آنالیز ابعادی جهت برآورد فشار دینامیک ایجاد شده با توجه به پارامترهای موثر استفاده گردید. جهت بررسی کارایی سیستم و ارائه رابطه نهایی فشار دینامیک تولید شده بر اساس آنالیز ابعادی، فشار دینامیک در مجرای انتهایی در دو حالت دم و بازدم اندازه گیری شد. نتایج تحقیق نشان داد که وجود زبانه باعث افزایش قابل توجه فشار دینامیکی در مجرای سیستم می گردد و با افزایش ارتفاع زبانه، کارایی سیستم نیز افزایش می یابد. در حالت دم، وجود زبانه انتهایی باعث افزایش نسبت فشار در بعضی از فرکانس ها تا 2 برابر و برای حالت بازدم تا 4 برابر گردیده است. براساس رابطه به دست آمده توسط آنالیز ابعادی و تحلیل حساسیت صورت گرفته مشخص شد که ارتفاع موج و ارتفاع زبانه انتهایی بیشترین تاثیر را بر روی فشار دینامیک دارا هستند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که جهت رسیدن به بهترین کارایی سیستم، می بایستی ارتفاع زبانه انتهایی با توجه به فرکانس و ارتفاع امواج تعیین گردد.

Effect of the Back Wall Draft on the Performance of Oscillating Water Column for Wave Energy Extraction

There are different methods to extract energy and generating electricity from waves, which one of the simplest and most practical methods is oscillating water column (OWC). The OWC system consists of a chamber in which the wave motion inside the chamber produces a positive and negative dynamic pressure. This pressure causes turbine rotation placed at the end of the duct. In this study, three physical models; without back wall, 50 mm and 100 mm wall draft at different frequencies were used to investigate the effect of the back wall draft on the system performance. In addition, dimensional analysis has been performed to estimate the dynamic pressure based on the effective parameters. In order to evaluate the system efficiency and present the dynamic pressure formula based on dimensional analysis, the dynamic pressure at the end of chamber in both inhale and exhale modes were measured. The results of this research showed that the existence of back wall causes a significant increase in dynamic pressure and as the wall height increases, the system performance improves. In the inhale mode, the presence of the back wall causes an increase in the pressure ratio at some frequencies up to two times and for exhale mode up to four times. Based on the formula derived from dimensional analysis and sensitivity analysis, the wave height and the back wall draft have the most effectiveness on dynamic pressure. The results show in order to obtain the best system efficiency, the height of the back wall draft should be determined according to the wave height and frequency.