دانلود پروژه:مدلسازي نوسان موج در سيلندر شناور

فهرست مطالب

عنوان………………………………………………………………. صفحه

فصل اول: کليات

1-1   مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….. 2

1-2   انرژي……………………………………………………………………………………………………………….2

1-2-1  انرژي هاي تجديد ناپذير…………………………………………………………………………………..2

1-2-2  انرژي هاي تجديد پذير…………………………………………………………………………………….3

1-3   انرژي برق آبي…………………………………………………………………………………………………..3

1-4    انرژي دريايي……………………………………………………………………………………………………4

1-4-1   انرژي جزر و مد……………………………………………………………………………………………..4

1-4-2    انرژي امواج………………………………………………………………………………………………….6

1-5  روشهاي استفاده ازانرژي امواج………………………………………………………………………………7

1-6   د ستگاه نوسان کننده ستون آب( OWC)……………………………………………………………….9

1-7   پيشينه تحقيق……………………………………………………………………………………………………10

1-8   ا ستفاده از د ستگاه OWC در ايران……………………………………………………………………..11

فصل دوم: تئوري مسئله ومعادلات حاکم

2-1   مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….13

2-2   تعاريف…………………………………………………………………………………………………………..13

2-3   اصطلاحات مهم……………………………………………………………………………………………….14

2-4   طبقه بندي امواج از نظر نوع مولد طبيعي……………………………………………………………….15

2-5   طبقه بندي امواج  براساس دوره تناوب………………………………………………………………….15

2-6   طبقه بندي فيزيکي……………………………………………………………………………………………16

2-7   اصول و معادلات حاکم بر مسئله…………………………………………………………………………16

2-8   مسائل مقدار مرزي……………………………………………………………………………………………16

2-9   معادله ديفرانسيل حاکم……………………………………………………………………………………..18

2-9-1   شرايط مرزي……………………………………………………………………………………………….18

2-10   روشهاي ­حل………………………………………………………………………………………………….20

2-12   حل مسأله مقدار مرزي…………………………………………………………………………………….21

2-13  امواج ايستا (ساکن) …………………………………………………………………………………………25

2-14   امواج پيشرو…………………………………………………………………………………………………..26

2-15   مختصات استوانه اي………………………………………………………………………………………..28

2-16   حل مسئله مقدار مرزي در مختصات استوانه اي…………………………………………………….29

2-16-1   حل مساله خطي سا­زي شده…………………………………………………………………………..30

2-17   بررسي ستون نوساني آب…………………………………………………………………………………36

2-17-1   مدل رياضي مسئله نوسان آب……………………………………………………………………….37

2-18   بررسي مسئله در حالت کلي……………………………………………………………………………..38

2-19   مساله بدون شرايط اوليه( مستقل از زمان)…………………………………………………………….39

2-20  تنش تششعي و خيزاب موج……………………………………………………………………………….41

2-20-1  تنش تشعشعي……………………………………………………………………………………………..42

2-21   تفرق موج……………………………………………………………………………………………………..42

2-21-1   حل مسئله مقدار مرزي موج متفرق…………………………………………………………………43

فصل سوم: محاسبات تحليلي

3-1    مقدمه……………………………………………………………………………………………………………49

3-2   محا­سبه و بررسي روابط اساسي…………………………………………………………………………..49

3-3   استخراج روابط نهائي………………………………………………………………………………………..53

فصل چهارم: محاسبات عددي

4-1   مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….62

4-2 روش هاي عددي………………………………………………………………………………………………63

4-2-1   حجم محدود………………………………………………………………………………………………63

4-3   آشنائي با نرم افزار FLUENT…………………………………………………………………………….65

4-4   قابليت هاي نرم افزار………………………………………………………………………………………….66

4-5   مراحل انجام پروژه با نرم افزار FLUENT…………………………………………………………….68

4-5-1   انتخاب مدل فيزيکي……………………………………………………………………………………..68

4-6   .مراحل حل مسئله…………………………………………………………………………………………….68

4-7   نرم افزار GAMBIT…………………………………………………………………………………………69

4-8   ساختا ربر نامه…………………………………………………………………………………………………..69

4-9 مدلسا­زي و تحليل مسئله………………………………………………………………………………………70

4-10   مدلسا­زي عد­د­ي…………………………………………………………………………………………….74

فصل پنجم: بحث و تحليل نتايج

5-1   مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….96

5-2   مقايسه و تحليل نتايج ………………………………………………………………………………………..96

فصل ششم: نتيجه گيري و پيشنهادات

6-1   مقدمه…………………………………………………………………………………………………………..102

6-2   نتيجه گيري……………………………………………………………………………………………………102

6-3   پيشنهادات…………………………………………………………………………………………………….103

فصل هفتم منابع و ماخذ:

7- 1   منابع و ماخذ…………………………………………………………………………………………………105

 

 

 

 

 

 

               

 

 

                   فهرست اشکال

عنوان ………………………………………………………………………………………….صفحه

شکل(1-1): نحوه شکل گيري جزرو مد……………………………………………… ………………………..5

شکل(1-2): جذب انرژي موج به روش کانال مخروطي…………………………………………………….8

شکل(1-3): جذب انرژي به روش ستون نوساني آب………………………………………………………..8

شکل(1-4): نماي کلي سيستم OWC…………………………………………………………………………….9

شکل (1-5): يک نمونه دستگاه OWC به کار گرفته شده در استراليا………………………………….11

شکل(2-1): معرفي پارامترهاي موج……………………………………………………………………………..14

شکل(2-2): (الف) ناحيه مورد نظر (ب) شرايط مرزي اصلي…………………………………………….17

شکل (2-3): جواب منفرد معادله موج………………………………………………………………………….25

شکل (2-5): حرکات ذرات آب در موج ايستا……………………………………………………………….26

شکل( 2-6):نيمرخ موج سينوسي…………………………………………………………………………………27

شکل(2-7): موج با شکل ثابت……………………………………………………………………………………28

شکل (2-8): ارتباط سيستمهاي مختصات کارتزين واستوانه اي………………………………………….29

شکل (2-9): نماي کلي مدل رياضي ستون نوساني آب در سيلندر شناور…………………………….37

شکل (2-10): پديده تفرق………………………………………………………………………………………….43

شکل(3-1): ذفتار تابع بسل_q(r)  I  به ازايr  هاي مختلف…………………………………………………50

شکلِ(3-2): رفتارِ تابعِ  به ازاي مراتبِ مختلف (r)…………………………………………………………..51

شکلِ(3-3): رفتارِ تابعِ  به ازاي مراتبِ مختلف (r)………………………………………………………….51

شکلِ(3-4): رفتارِ تابعِ  به ازاي مراتبِ مختلف (r)………………………………………………………….52

شکلِ(3-5): رفتارِ تابعِ  به ازاي مراتبِ مختلف (r) …………………………………………………52

شکل (4-1) انواع المان دو و سه بعدي قابل اعمال در نرم افزار FLUENT………………………….66

شکل (4-2): نمائي کلي از هندسه مسئله در نرم افزار GAMBIT  براي توليد مش ……………….71

شکل (4-3): نمائي کلي سه بعدي از هندسه مسئله در نرم افزار GAMBIT  براي توليد.مش…..71

شکل(4-5): توليد شبکه براي سيلندري با عمق شناوري 0.2 متر………………………………………..72

شکل(4-6): مش بندي شبکه از نماي بالا،  براي عمق شناوري 0.3 متر………………………………..73

شکل(4-7): نمائي کلي از مش بندي مسئله از زواياي مختلف، در نرم افزار GAMBIT…………73

شکل(4-8): نمائي از ارزيابي مش بندي ، قبل از اجرا در FLUENT………………………………….74

شکل(4-9): پنجره  مربوط به UDFهادر نرم افزار Fluent………………………………………………..77

شکل (4-10): پنجره مربوط به اعمال شرايط مرزي…………………………………………………………78

شکل (4-11):پنجره مربوط به خصوصيات فازها…………………………………………………………….78

شکل (4-12):پنجره مربوط به اعمال شتاب گرانش…………………………………………………………79

شکل (4-13):پنجره مربوط به تنظيمات حل CFD………………………………………………………….79

شکل (4-14):پنجره مربوط به مقدار دهي اوليه……………………………………………………………….80

شکل (4-15):پنجره مربوط به اعمال معيار همگرائي………………………………………………………..80

شکل (4-16): پنجره مربوط به تکرار فرآيند حل…………………………………………………………….81

شکل (4-17): بردار هاي سرعت مربوط به عمق شناوري 20 سانتيمتر در لحظه1.2 ثانيه براي جريان غير نوساني با سرعت ثابت…………………………………………………………………………………81

شکل(4-18): مقدار باقيمانده براي تعيين همگرائي مسئله(Re<0.0001)……………………………..82

شکل (4-19): بردار هاي سرعت مربوط به عمق شناوري 20 سانتيمتر در لحظه1.2 ثانيه………….82

شکل (4-20): بردار هاي سرعت مربوط به عمق شناوري 20 سانتيمتر در لحظه2.04 ثانيه………..83

شکل (4-21): کانتورهاي فشار ديناميکي مربوط به عمق شناوري 20 سانتيمتر در لحظه1.2ثانيه…………………………………………………………………………………………………………….83

شکل (4-23): بردار هاي سرعت مربوط به عمق شناوري 30 سانتيمتر در لحظه1ثانيه……………..86

شکل (4-24): بردار هاي سرعت مربوط به عمق شناوري 30 سانتيمتر در لحظه2.1ثانيه…………..86

شکل (4-25): کانتورهاي فشار ديناميکي مربوط به عمق شناوري 30 سانتيمتر در لحظه ثانيه………………………………………………………………………………………………………………………..87

شکل (4-26): کانتورهاي فشار ديناميکي مربوط به عمق شناوري 30 سانتيمتر در لحظه 2.1 ثانيه………………………………………………………………………………………………………………………..87

شکل (4-27): بردار هاي سرعت مربوط به عمق شناوري 40 سانتيمتر در لحظه 1.5ثانيه………..103

شکل (4-28): بردار هاي سرعت مربوط به عمق شناوري 40 سانتيمتر در لحظه 2ثانيه…………..104

شکل (4-29): کانتورهاي سرعت مربوط به عمق شناوري 40 سانتيمتر در لحظه 1.5ثانيه…………91

شکل (4-30): کانتورهاي سرعت مربوط به عمق شناوري 40 سانتيمتر در لحظه 2ثانيه……………91

شکل (4-31): کانتورهاي فشار ديناميکي مربوط به عمق شناوري 40 سانتيمتر در لحظه 1.5ثانيه…………………………………………………………………………………………………………………..92

شکل (4-32): کانتورهاي فشار ديناميکي مربوط به عمق شناوري 40 سانتيمتر در لحظه 2ثانيه………………………………………………………………………………………………………………………92

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

عنوان ………………………………………………………………………………………….صفحه

جدول (2-1): حالت هاي مختلف حل براي معادله ديفرانسيل جزئي…………………………………..22

جدول (3-1): نتايج حل تحليلي مربوط به سيلندري با عمق شناوري 20سانتيمتر، شعاع 50سانتيمتر وعمق آب 80 سانتيمتر……………………………………………………………………………………………….55

جدول (3-2): نتايج حل تحليلي مربوط به سيلندري با عمق شناوري 30سانتيمتر شعاع، 50 سانتيمتر وعمق آب 80 سانتيمتر……………………………………………………………………………………………….57

جدول (3-3): نتايج حل تحليلي مربوط به سيلندري با عمق شناوري 40سانتيمتر، شعاع  50 سانتيمتر وعمق آب 80 سانتيمتر………………………………………………………………………………………………59

جدول (4-1): خصوصيات فيزيکي سيال……………………………………………………………………….77

جدول (4-2): نتايج حل عددي مربوط به سيلندري با عمق شناوري 20سانتيمتر،شعاع 50سانتيمتر و عمق آب 80 سانتيمتر…………………………………………………………………………………………………84

جدول (4-3): نتايج حل عددي مربوط به سيلندري با عمق شناوري 30سانتيمتر،شعاع 50سانتيمتر و عمق آب 80 سانتيمتر…………………………………………………………………………………………………88

جدول (4-4): نتايج حل عددي مربوط به سيلندري با عمق شناوري 40 سانتيمتر،شعاع 50سانتيمتر و عمق آب 80 سانتيمتر………………………………………………………………………………………………93

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست نمودار ها

عنوان…………………………………………………………………………………………..صفحه

نمودار(3-6): ارتفاع موج داخل سيلندر با عمق شناوري 20 سانتيمتر ، شعاع 50 سانتيمتر وعمق آب 80سانتيمتر…………………………………………………………………………………………………………56

نمودار(3-7): ضريب تفرق موج داخل سيلندر با عمق شناوري 20 سانتيمتر ، شعاع 50سانتيمتر وعمق آب 80 سانتيمتر……………………………………………………………………………………………….56

نمودار(3-8): ارتفاع موج داخل سيلندر با عمق شناوري 30 سانتيمتر ، شعاع 50سانتيمتر وعمق آب 80 سانتيمتر………………………………………………………………………………………………………………58

نمودار(3-9): ضريب تفرق موج داخل سيلندر با عمق شناوري 30 سانتيمتر ، شعاع 50سانتيمتر وعمق آب 80 سانتيمتر……………………………………………………………………………………………….58

نمودار(3-10): ارتفاع موج داخل سيلندر با عمق شناوري 40 سانتيمتر ، شعاع 50 سانتيمتر وعمق آب 80 سانتيمتر………………………………………………………………………………………………………..60

نمودار(3-11): ضريب تفرق موج داخل سيلندر با عمق شناوري 40 سانتيمتر ، شعاع 50سانتيمتر وعمق آب 80 سانتيمتر……………………………………………………………………………………………….60

نمودار(4-1): ارتفاع موج داخل سيلندر با عمق شناوري 20سانتيمتر، شعاع 50 سانتيمتر و عمق آب  80 سانتيمتر………………………………………………………………………………………………………………85

نمودار(4-2): ضريب تفرق موج داخل سيلندر با عمق شناوري 20سانتيمتر، شعاع 50سانتيمتر و عمق آب 80 سانتيمتر………………………………………………………………………………………………..85

نمودار(4-3): ارتفاع موج داخل سيلندر با عمق شناوري 30سانتيمتر، شعاع 50سانتيمتر و عمق آب  80 سانتيمتر………………………………………………………………………………………………………………89

نمودار(4-4): ضريب تفرق موج داخل سيلندر با عمق شناوري 30 سانتيمتر، شعاع 50سانتيمتر و عمق آب 80سانتيمتر…………………………………………………………………………………………………89

نمودار(4-5): ارتفاع موج داخل سيلندر با عمق شناوري 40سانتيمتر، شعاع 50 سانتيمتر و عمق آب 80سانتيمتر……………………………………………………………………………………………………………….94

نمودار(4-6): ضريب تفرق موج داخل سيلندر با عمق شناوري 40 سانتيمتر، شعاع 50سانتيمتر و عمق آب 80سانتيمتر…………………………………………………………………………………………………94

نمودار(5-1): مقايسه نتايج حاصل از حل تحليلي و عددي مقادير ارتفاع موج ورودي براي سيلندري با عمق شنا وري 20 سانتيمتر وشعاع 50 سانتيمتر و عمق آب 80 سانتيمتر…………………97

نمودار(5-2): مقايسه نتايج حاصل از حل تحليلي و عددي مقادير ارتفاع موج ورودي براي سيلندري با عمق شنا وري 30 سانتيمتر وشعاع 50 سانتيمتر و عمق آب 80 سانتيمتر…………………98

نمودار(5-3): مقايسه نتايج حاصل از حل تحليلي و عددي مقادير ارتفاع موج ورودي براي سيلندري با عمق شنا وري 40 سانتيمتر وشعاع 50 سانتيمتر و عمق آب 80 سانتيمتر…………………98

نمودار(5-4): مقايسه نتايج حاصل از حل عددي، مقادير ضريب تفرق موج ورودي براي سيلندري با اعماق شنا وري 20 ،30 و40 سانتيمتر وشعاع 50 سانتيمتر و عمق آب 80 سانتيمتر……………….99

نمودار(5-5): مقايسه نتايج حاصل از حل تحليلي، مقادير ضريب تفرق موج ورودي براي سيلندري با اعماق شنا وري 20 ،30 و40 سانتيمتر وشعاع 50 سانتيمتر و عمق آب 80 سانتيمتر…100