فایل تحلیل اندر کنش سازه و سیال در یک مبدل موج-نیرو از نوع جاذب نقطه ای سیستم های انتقال آب
دسته بندي :
کالاهای دیجیتال »
رشته برق و مخابرات (آموزش_و_پژوهش)
فهرست مطالب
چکیده 2
مقدمه. 2
توضیحاتی درباره ی ساختمان و عملکرد دستگاه 2
معادلات پیش فرض... 4
نیروی مومنتم و درگ افقی : 4
نیروی مومنتم و درگ عمودی : 5
نیروی ضربه موج : 5
نیروی باد : 5
نیروی زلزله : 5
نیرو های ارشمیدس... 6
نیروی وزن : 6
تئوری موجهای خطی صفحه ای.. 7
تحلیل سازه و جمع بندی توضیحات و معادلات اولیه. 11
ملاحظات: 11
نتیجه گیری.. 15
منابع. 15
پیوست.. 16
چکیده
امروزه جهت جلوگیری از مصرف بیرویهی سوختهای فسیلی، تلاش بسیاری در جهت اکتشاف و گسترش روشهای استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر صورت میگیرد. دستگاه مبدل نقطهای موج-نیرو، دستگاهی است که در همین راستا جهت استفاده از انرژی امواج برای تولید برق به کار میرود. برای طراحی چنین دستگاهی لازم است ابتدا اطلاعاتی در رابطه با شرایط محیطی و نیروهای وارد بر این دستگاه، در دست داشته باشیم.
در این گزارش ابتدا کلیهی نیروهایی که ممکن است بر یک سازهی دریایی وارد شود را بررسی میکنیم، سپس این نیروها را با شرایط سازهی موضوع بحث تطبیق داده و معادلات نیرو را با در نظرگرفتن پارهای از فرضیات، برای حالت کلی و پارامتری حل مینماییم. استفاده از تئوریهای دیگر موجود برای بررسی سازه و یا تحلیلهای دقیقتر، به عنوان چالش به افرادی که در آینده قصد بررسی این مبحث گسترده را دارند، واگذار میشود.
مقدمه
رشد روزافزون مصرف انرژی در جهان و تولید انر
توضیحاتی دربارهی ساختمان و عملکرد دستگاه
مهمترين نوع امواجي كه مورد تحليل و آناليز مهندسين قرار گرفته امواجي است كه توسط باد و طوفانها به وجود ميآيند.
باد ها انرژي را به امواج منتقل ميكنند و اين انتقال انرژی از طريق فشار آوردن مستقيم بر روي سطح آب و یا از طريق درگ اصطكاكي بين هوا و سطح دريا ( اين خود به دليل اختلاف فشار هوا در بالاي سطح آب است) اتفاق میافتد.
جذبكنندههاي نقطهاي ، مبدل انرژي موج هستند[1] كه به صورت شناور ميباشند. ابعاد جذبكنندهها در مقایسه با طول امواج بسيار كمتر است. اين دستگاهها همراه با امواج درياها به صورت ١ درجه آزادي يا چند درجه نوسان ميكنند.
عملکرد دستگاه به این صورت است که با برخورد یک جبههی موج، قسمت بالای دستگاه که به صورت آزاد روی آب شناور است (و بویه نامیده میشود[2])، حرکت نوسانی به سمت بالا و پایین خواهد داشت، این قسمت از دستگاه متصل به یک سیستم سیلندر و پیستونی است و حرکت نوسانی این قسمت سبب نوسان پیستون و در نتیجه پمپ یک سیال داخلی به سمت یک توربین تولید برق کوچک در خود دستگاه میشود.
ولی ما در اینجا چون استوانه قائم درون سیال داریم، این نیرو را در قسمتی از استوانه به طول dz مینویسیم و با انتگرال آن بر روی طول استوانه مقدار آن را به دست میآوریم. این نیرو به تمام قسمت استوانه که درون سیال است وارد میشود.
نیروی مومنتوم و درگ عمودی : q نیروی وارد بر سطح جانبی استوانه میباشد که بر اثر اصطکاک جریان سیال بر روی سطح استوانه در راستای عمود به آن وارد میشود .
تئوری موجهای خطی صفحهای
تئوری موجهای خطی صفحهای که به نام تئوری موجهای دامنهکوتاه یا تئوری ایری Airy نیز شناخته میشود مهمترین تئوری کلاسیک موج است به این دلیل که هم ساده بوده و هم زمینه فهم و گسترش سایر تئوریهای پیچیدهتر را فراهم میکند، علاوه بر این برای طراحی اولیه و تقریبی سازههای دریایی بسیار مناسب است.
تحلیل سازه و جمعبندی توضیحات و معادلات اولیه
ملاحظات:
< >فرض میکنیم که سرعت و شتاب سازه در مقابل سیال بسیار ناچیز است و در نتیجه سرعت نسبی را تقریباً برابر سرعت و شتاب سیال در نظر میگیریم.نیروی ناشی از فشار در دو طرف سازه در راستای افقی را با توجه به قطر کم سازه ناچیز فرض کرده و از معادلات حذف میکنیم.نیروی باد را با توجه به اینکه قسمت بسیار کوچکی از سازه روی سطح آب قرار دارد در مجموع نیروها در نظر نمیگیریم اما ممان حاصل از آن را وارد معادلات خواهیم کرد.k و c مشخص شده مربوط به کابل است زیرا سازه را صلب فرض میکنیم.نتیجه گیری
پاسخ های بخش قبل خود معادلاتی وابسته به زمان است که برای بدست آوردن نیروی وارد بر سازه در یک زمان مشخص و یا تحلیلهای خستگی سازه باید نسبت به زمان مجدداً از آن انتگرال گرفت.
بدیهی است برای طراحی یک دستگاه مبدل نقطهای لازم است با مد نظر قرار دادن عمر دستگاه و با داشتن نیروهایی که از معادلات قبل به دست میآید، ابتدا یک ضخامت و قطر اولیه برای دستگاه فرض کرد و سپس با تحلیل تنش و محاسبات مربوط به چگالی دستگاه، جنس سازه را انتخاب نموده و سپس با روش سعی و خطا قطر سازه و جنس آن را به صورت بهینه انتخاب نمود.
منابع
[1] ذبیحیان، فرشید. (1380)، امکان استفاده از انرژیهای نهفته در دریاهای ایران برای تولید الکتریسیته، شانزدهمین کنفرانس بینالمللی برق، وزارت نیرو، تهران.
[2] نظری برنجکوب، مهدی. (1390)، طراحی دستگاه مبدل 10 کیلوواتی جاذب نقطهای انرژی امواج دریا در منطقهی بندر عسلویه خلیج فارس، نشریهی انرژی ایران،