بهینه‌سازی شناورهای استحصالگر انرژی از امواج اقیانوس
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-8 (8)
کد مقاله : 1028-ISAV2022 (R2)
نویسندگان
1Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, IRAN
2گروه مکانیک؛ دانشکده مهندسی؛ دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
با پیشرفت روزافزون تکنولوژی و رشد جمعیت بشر، نیاز به انرژی رو به افزایش است و نگرانی‌ها درمورد افزایش گرمای زمین و آلودگی‌های گازهای گلخانه‌ای سبب شده توجه محققان به انرژی‌های تجدیدپذیر بیشتر جلب شود. یکی از این منابع انرژی امواج اقیانوس است. استحصال انرژی از امواج اقیانوس در مقایسه با نیروگاه‌های سوخت فسیلی بسیار هزینه‌بر است که باید با روش‌هایی مانند بهینه‌سازی، این هزینه‌ها کاهش یابد. در این پژوهش سعی شده با کمک بهینه‌سازی هندسی، بهترین نوع شناور استحصالگر معرفی شود؛ به این منظور، شناورهایی با هندسه‌های مختلف در شرایط دریایی فرضی و با امواج منظم، طراحی شده‌اند و با استفاده از روش تئوری نواری، مشخصات دینامیکی آن‌ها محاسبه و با یکدیگر مقایسه می‌شوند. یک مولد پیزوالکتریک نیز برای تولید انرژی الکتریکی، مدلسازی شده و روی شناورها نصب می‌شود. نتایج نشان‌دهنده‌ی آن است که شناورهایی با سطح مقطع مستطیلی مناسب استحصال انرژی نبوده و شناورهای کشیده‌تر نیز به دلیل میرایی زیاد به‌صرفه نیستند. بهترین نوع شناورها، شناورهایی هستند که سطح مقطع نیم‌دایره‌ای دارند.
کلیدواژه ها
Title
optimization of wave energy harvesting buoys
Authors
Aref Afsharfard, Nahid Bazyar
Abstract
With the increasing progress of technology and the growth of human population, the need for energy is increasing, and concerns about the increase in global warming and greenhouse gas pollution have caused researchers to draw more attention to renewable energies. One of these sources of energy is ocean waves. harvesting energy from ocean waves is very expensive compared to fossil fuel power plants, which should be reduced by methods such as optimization. In this research, with the help of geometric optimization, the best type of harvester buoys has been introduced; For this purpose, buoys with different geometries have been designed in hypothetical sea conditions and with regular waves, and using the strip theory method, their dynamic characteristics are calculated and compared with each other. A piezoelectric transducer is also modeled and installed on buoys to produce electrical energy. The results show that buoys with a rectangular cross-section are not suitable for energy harvesting, and longer buoys are not economical due to high damping. The best type of buoys are those that have a semi-circular cross-section.
Keywords
Energy harvesting, ocean wave, buoy
مراجع
<p>1. N. Khan, A. Kalair, N. Abas, and A. Haider "Review of ocean tidal, wave and thermal energy technologies", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 72, 590–604 (2017)</p>
<p>2. M. Melikoglu, "Current status and future of ocean energy sources: A global review", Ocean Engineering, vol. 148, 563–573 (2018)</p>
<p>3. X. Wang, "Ocean Wave Energy Conversion Analysis", Frequency Analysis of Vibration Energy Harvesting Systems, 249–269 (2016)</p>
<p>4. S. F. Nabavi, A. Farshidianfar, and A. Afsharfard, "Novel piezoelectric-based ocean wave energy harvesting from offshore buoys", Applied Ocean Research, vol. 76, 174–183 (2018)</p>
<p>5. H. Shi, Z. Han, and C. Zhao, "Numerical study on the optimization design of the conical bottom heaving buoy convertor", Ocean Engineering, vol. 173, 235–243 (2019)</p>
<p>6. J. Goggins and W. Finnegan, "Shape optimisation of floating wave energy converters for a specified wave energy spectrum", Renewable Energy, vol. 71, 208–220 (2014)</p>
<p>7. D. R. B. Kraemer and M. E. McCormick,"Ocean wave-energy conversion", Encyclopedia of Ocean Sciences 3 rd edition, 2019. 8 .م. نگهداری، ح. دلایلی، م. ح. مقدس، "مدلسازی و تحلیل سیستم مبدل جاذب نقطهای انرژی امواج دریا برای یک بویه استوانهای با بهره گیری از حرکات هیو"، فصلنامه علمی-پژوهشی دریافنون، (1394 (</p>
<p>9.Y. Cha, H. Kim, and M. Porfiri, "Energy harvesting from underwater base excitation of a piezoelectric composite beam", Smart Materials and Structures, vol. 22, no. 11 (2013)</p>
<p>10. C. A. Diamond, O. M. O’Reilly, and Ö. Savaş, "The impulsive effects of momentum transfer on the dynamics of a novel ocean wave energy converter", Journal of Sound and Vibration, vol. 332, 5559–5565 (2013)</p>
<p>11. S. Jin, R. J. Patton, and B. Guo, "Enhancement of wave energy absorption efficiency via geometry and power take-off damping tuning", Energy, vol. 169, 819–832 (2019)</p>
<p>12. İ. Ö. Erselcan and A. Kükner, "A parametric optimization study towards the preliminary design of point absorber type wave energy converters suitable for the Turkish coasts of the Black Sea", Ocean Engineering, vol. 218 (2020) 13. R. Bhattacharyya, "Dynamics of Marine Vehicles", A Wiley-Interscience publication, 1972.</p>