فایل تحلیل اندر کنش سازه و سیال در یک مبدل موج-نیرو از نوع جاذب نقطه ای سیستم های انتقال آب

توضیحات

فایل تحلیل اندر کنش سازه و سیال در یک مبدل موج-نیرو از نوع جاذب نقطه ای سیستم های انتقال آب
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،