شبیه سازی عددی مبدل انرژی موج با یک درجه آزادی هیو در استخر موج سه بعدی

انجام آزمایش برروی مبدل های انرژی موج مطمئن ترین راه برای ارزیابی سناریو های مختلف عملکردی، طراحی و بهینه سازی است. استخر موج از جمله تجهیزات آزمایشگاهی است که سناریوهای مختلف برهم کنش مبدل های انرژی موج و امواج در آن آزمایش می شود. اما هزینه ی بالای ساخت مدل های مختلف و همچنین ایجاد چینش های آزمایشگاهی متفاوت، معضل مهمی در استفاده از روش آزمایشگاهی است. جایگزینی روش های آزمایشگاهی با ابزارهای تئوری راه حل مطلوبی برای کاهش هزینه ی مطالعه بر سناریو های مختلف می باشد. در تحقیق حاضر ابزاری عددی توسعه داده شده است تا بتواند در چارچوب فرضیات و مدل های تئوری، رفتار اجسام شناور در استخر موج سه بعدی را شبیه سازی کند. فرضیات جریان غیرلزج و غیرچرخشی بر مدل مکانیک سیالاتی و امواج-کوچک دامنه بر رژیم امواج حادث، حاکم است. بر پایه ی این فرضیات مدل حاکم بر مکانیک سیالات مسئله به معادله ی لاپلاس سه بعدی کاهش می یابد. برای حل معادله ی لاپلاس سه بعدی از روش معادله ی انتگرال مرزی خطی، که قابلیت اطمینان آن در ادبیات هیدرودینامیک دریایی اثبات شده است، استفاده شده است. برای مطالعه ی دینامیک گذرای جسم شناور آزاد، حرکت گذرای جسم با معادله کامینز مدل سازی می شود. این معادله با سیستم های دینامیکی در نرم افزار سیمیولینک جایگزین شده است. برای تعیین هویت این سیستم ها از ارتباط بین ضرایب معادله کامینز با ضرایب هیدرودینامیکی وابسته به فرکانس، حاصل از حل معادله ی انتگرال مرزی سه بعدی استفاده شده است. بالاآمدگی امواج تولید شده توسط موج ساز در مکان جسم در استخر، به عنوان تحریک (ورودی) سیستم دینامیکی و جابجایی جسم به عنوان خروجی آن در نظر گرفته شده است. برای محاسبه ی بالاآمدگی آب مسئله ی تولید امواج در استخر موج توسط موج ساز فلپ به روش معادله ی انتگرال مرزی و در چارچوب فرضیات قبلی حل شده است. ویژگی روش های استفاده شده هزینه ی محاسباتی اندک آن ها برای شبیه سازی طیف وسیعی از سناریو های آزمایشگاهی است. برای نمایش کاربرد رویه ی پیشنهادی، دو نوع تست آزمایشگاهی تباهی آزاد و حدوث امواج بر جسم شناور آزاد در حال هیو مورد مطالعه قرار گرفت. از جمله نتایج مهم به دست آمده در تست مجازی جسم شناور آزاد هیو آن است که در کورس ثابت موج ساز با افزایش دور موتور جسم جابجایی و نیرو های بزرگتری را تجربه می کند. از سوی دیگر در دور موتور ثابت با افزایش کورس موج ساز، جسم جابجایی و نیرو های بزرگتری را تجربه می کند که نسبت بزرگی این کمیت ها با نسبت بزرگی کورس هم مرتبه است.