ЧИСЕЛЬНА МЕТОДИКА ОЦІНКИ ЕФЕКТИВНОСТІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ХВИЛЬОВОЇ ЕНЕРГІЇ, ЩО ІНТЕГРОВАНІ ДО БЕРЕГОЗАХИСНИХ СПОРУД

Автор(и)

  • Борис Миколайович Островерх Інститут гідромеханіки НАН України, Україна
  • Людмила Степанівна Потапенко Інститут гідромеханіки НАН України, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20998/2222-0631.2023.01.25

Ключові слова:

потужність морських та океанічних хвиль, прилади конвертації енергії хвиль, чисельні моделі, хвилеломи, конструктивні недоліки установок, гідродинамічна теорія поширення хвиль, осциляція водяного стовпа

Анотація

Використання енергії хвиль шляхом перетворення її на електрику залежить від ефективності перетворювачів хвильової енергії, які, нажаль, піддаються негативному впливу морських факторів. Багато конструктивних недоліків установок можуть бути усунуті на етапі конструювання та випробування перетворювачів шляхом використання чисельних моделей приладів на основі застосування гідродинамічної теорії поширення та взаємодії хвиль із морськими спорудами. Тут розглянуто використання можливостей сучасних обчислювальних методів гідродинаміки для визначення впливу деяких конструктивних факторів перетворювачів хвильової енергії. Результати чисельних досліджень показали, що за умови розташування у хвильовому потоці зануреного хвилелому та встановленого на гребні перетворювача, відбувається зміна швидкостей течії та тиску у камері перетворювача, що впливає на ефективність механізму відбору енергії. Додаткові переваги виникають внаслідок впровадження комплексної споруди з функціями захисту берегових споруд та електропостачання. Отримані результати розрахунків візуально надали якісний показник впливу конструктивних факторів перетворювача типу осциляції водяного стовпа. Додаткові висновки можна отримати шляхом обробки чисельних результатів. В результаті проведення чисельних експериментів з допомогою комп’ютерної системи CFD REEF3D запропоновано заходи щодо вибору параметрів перетворювачів на основі математичного моделювання конкретних конструкцій. Продовження досліджень, які пов’язані з визначенням механізмів трансформації хвильової енергії у взаємодії з елементами захисту берегів для підвищення ефективності перетворювачів за рахунок розташування на більш глибокій воді, проводяться на обчислювальній та лабораторній базі ІГМ.

Посилання

Thorpe T. W. A brief review of wave energy. ETSU-R120. Report to UK Department of Trade and Industry. UK, 1999. 350 p.

Mei Ch. Hydrodynamic principles of wave power extraction. Phil. Trans. R. Soc. (A). 2012, no. 370, pp. 208–234. doi: 10.1098/rsta.2011.0178.

Martynovsky I. M., Serdjuchenko A. M. Hydrodynamic modelling of irregular wind generated waves on the finite depth water including nonlinear effects. Dynamical system modelling and stability investigation : XVI International Conference: Modelling and stability : Abstracts of conf. Reports, Kiev, Ukraine, 29 – 31 May, 2013. Kiev, Taras Shevchenko National University of Kyiv Publ., 2013. p. 246.

Khomicky V.V., Ostroverkh B.M., Tkachenko V.A., Voskoboinick V. A., Tereshchenko L.M. Udoskonalennya zakhysnoyi ogorodzhuval'noyi damby mors'kogo pidkhidnogo kanalu Dunay – Chorne more [Improvement of protection dam of the marine approach channel Danube-Black Sea]. Yekologichna bezpeka ta pryrodokorystuvannya [Environmental safety and natural resources]. 2020, vol. 35(3), pp. 57–77. https://doi.org/10.32347/2411-4049.2020.3.57-77.

Energy Absorbing Breakwater: zelena enerhiya z vodnykh khvylʹ. [Energy Absorbing Breakwater: green energy from water waves]. Available at : https://ucluster.org/blog/2022/07/energy-absorbing-breakwater-zelena-energija-z-vodnyh-hvylj/. Accessed : 20.04.2023.

Kamath A., Bihs H., Arntsen D. Numerical Modeling of Power Take-Off Damping in an Oscillating Water Column Device. International Journal of Marine Energy. 2015, vol. 10, pp. 1–16. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijome.2015.01.0012015.

Chorin A. Numerical solution of the Naiver-Stokes equations. Mathematics of Computation. 1968, vol. 22, pp. 745–762.

Languet-Higgins M. S., Stewart R. W. Radiation stresses in water waves : a physical discussion, with application. Deep-Sea Res. 1964, vol. 11, pp. 529–562.

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-08-01