دریافنون
سال:1395 | دوره:3 | شماره:2 |تعداد مقالات:10

هنگامی که امواج به سازه های دریایی یا سواحل شیبدار برخورد می کنند بخشی از موج انعکاس یافته و در جهت مخالف موج ورودی انتشار می یابد. امواج انعکاسی باعث افزایش سرعت آب در جلوی سازه شده یا ممکن است به فاصله های نزدیک منتشر شوند و ایجاد آشفتگی در بخش آرام آب کنند. در بسیاری از مطالعات آزمایشگاهی لازم است در اندازه گیریها، امواج به امواج تابشی و انعکاسی مجزا گردند زیرا پاسخ مدل با پارامترهای موج تابشی مرتبط است. در فلوم موج در اثر انعکاس چندگانه قطار موجها ناشی از انعکاس دوباره توسط سازه مدل، ساحل شیبدار و پارو موجساز، سیستم پیچیده ای از امواج ترکیبی بوجود می آیند. لذا روشهای مختلف آنالیز در طی چند دهه اخیر برای اندازه گیری ضریب انعکاس در فلوم های موج آزمایشگاهی گسترش یافته است. در این تحقیق مطالعات آزمایشگاهی دوبعدی در فلوم موج برای بدست آوردن پارامترهای امواج تابشی و انعکاسی امواج منظم و نامنظم انجام شد. اندازه گیریها با روش دو و سه سنسور صورت گرفت و روشها با هم مقایسه شدند. همچنین، تاثیر بعضی از پارامترها مانند ارتفاع موج و نفوذپذیری و شیب ساحل بررسی شد. تاثیر ارتفاع موج تابشی، فرکانس موج تابشی، ضریب g در طیف جانسواپ، شیب ساحل و نفوذ پذیر ی ساحل، بر ضریب انعکاس مورد بررسی قرار گرفت و سرانجام ساحل بهینه برای کاهش میزان ضریب انعکاس پیشنهاد گردید. نتایج تحقیق نشان داد که در فلومهای کوتاه، ساحل فلزی نفوذ پذیر با زاویه 30 تا 45 درجه حداقل انعکاس موج را دارند.

نگرانی های زیست محیطی و تقاضای در حال رشد جهان به انرژی باعث افزایش علاقمندی به فن آوری های انرژی های تجدید پذیر شده است. تمرکز بر مطالعات تئوری جذب نقطه ای (متمرکز) انرژی موج اقیانوس از حدود چهار دهه پیش آغاز گردیده و کمتر از دو دهه تمرکز بر مطالعه و طراحی مبدل های شناور جاذب نقطه ای مورد توجه محققین بوده است. امروزه، پژوهش ها در بهینه سازی و اصلاح روش های کنونی، ابداع روش های جدید و پیش بینی راندمان در مبدل های جاذب نقطه ای مطرح است.در این مقاله، اثرات سیستم مهار پایه کششی بر عملکرد هیدرودینامیک یک مبدل جاذب نقطه ای دو بدنه مورد بررسی قرار گرفته است. در مدل سازی مبدل شامل دو بدنه: بویه جاذب انرژی و بدنه مغروق است، اتصال این دو با یک سیستم فنر خطی مدل سازی شده است و انرژی استحصالی حاصل حرکت نسبی هیو بین دو بدنه است. تحلیل هیدرودینامیک در حوزه زمان انجام شده و نتایج، بیانگر تاثیرات مثبت اعمال لنگر پایه کششی بر افزایش حرکت نسبی هیو بین دو بدنه مبدل و افزایش 6.2 درصدی انرژی استحصالی از موج می باشد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

هرچند که توربین داریوس نسبت به بقیه توربین های محور عمودی دارای بازده بالاتری است. اما گشتاور پایین این توربین ها در هنگام شروع به حرکت باعث می شود که این توربین ها شروع به حرکت خودکار نداشته باشند. در این مقاله به بررسی عددی و شبیه سازی دو بعدی یک توربین محور عمودی داریوس از نوع H روتور با شعاع 51.5cm و با سه پره ایرفویلی شکل با مقطع NACA0021 در نرم افزار فلوئنت پرداخته شده است. از آنجا که توربین های از نوع ساوونیوس دارای گشتاور اولیه بالایی هستند در این تحقیق برای رفع مشکل راه اندازی، یک توربین ترکیبی داریوس-ساوونیوس طراحی شده است که در آن توربین ساوونیوس به صورت هم محور با توربین داریوس به آن متصل شده است. تجزیه و تحلیل نتایج نشان داد که استفاده از یک توربین ساوونیوس با قطر D=24 cm بدون همپوشانی پره ها، در سرعت های زاویه ای زیر 25rad/s باعث افزایش 50 درصدی گشتاور اولیه توربین ترکیبی نسبت به توربین داریوس شده است. در سرعت های زاویه ای بالاتر، حذف توربین ساوونیوس منجر به افزایش راندمان توربین خواهد شد.

هدف از انجام این مطالعه، کاهش وزن سازه شناور سه بدنه ی نظامی با استفاده از بهینه سازی ابعاد المان های سازه ای پل اتصالی آن تحت ممان خمشی عرضی حاصل از امواج به روش اجزای محدود در نرم افزار انسیس است. افزودن بدنه های کناری به بدنه ی اصلی در این شناورها باعث بهبود قابلیت دریامانی و رفتار شناور در امواج می گردد. از طرفی با توجه به عدم تقارن فشار وارد شده از سوی امواج به این بدنه ها، طراحی پل اتصالی نیازمند در نظر گرفتن ملاحظات بیشتری می باشد. این موضوع، در تقابل با امواج دارای زاویه ی برخورد زیاد قابل توجه است. بنابراین در مقاله ی پیش رو، با استفاده از فرضیات بدست آمده برای نیروی حاصل از امواج، بر اساس آیین نامه ی موسسه ی رده بندی لویدز، طراحی سازه ی شناور با استفاده از ساده سازی هایی انجام پذیرفت. طراحی سازه ی اولیه ی شناور بر مبنای نیازمندی های ارائه شده از سوی آیین نامه ی مورد نظر برای شناورهای سه بدنه صورت گرفت. با تکیه بر تحقیقات انجام شده در این حوزه، سازه ی بدنه ی شناور به شکل ساده شده و با استفاده از المان های هندسی غیر پیچیده شبیه-سازی گردید. قبل از حل مساله ی اصلی، اطمینان از روش حل، بر مبنای یک مسئله ی نمونه ی معتبر ارائه شده است. همچنین، مشخصات شناور، روند صحه گذاری، جزئیات شبکه بندی و نتایج حل مساله به تفصیل ارائه گردیده است. تحلیل عددی سازه ی شناور منجر به نتایجی گردید که بر اساس آن می توان المان های سازه ای را به سمت کاهش وزن شناور تغییر داد. بر این اساس، کاهش 3 درصدی وزن سازه ی شناور بر اساس تغییر در ابعاد المان های سازه ای پل اتصالی بعنوان یک دستاورد در این مطالعه ارائه می گردد.

در این مقاله یک حل غیرخطی برای پاسخ الکترو-مگنتو-ترمو-الاستیک کره هوشمند ساخته شده از ماده پلیمری پیزوالکتریک تقویت شده با نانولوله های چند جداره کربنی در سه درصد حجمی مختلف بررسی شده است. کره تحت فشار داخلی و خارجی، یک گرادیان دما، یک میدان مغناطیسی و یک اختلاف پتانسیل الکتریکی قرار داده شده است. با استفاده از معادله تعادل، سازگاری، معادله الکترودینامیک ماکسول ، کوپلینگ الکترومکانیکی و معادلات پتانسیل الکتریکی برای شارژ الکتریکی و روابط تنش کرنش یک معادله دیفرانسیل غیرخطی شامل جابجایی شعاعی برای مخزن کروی بدست آمده است. می توان نتیجه گیری کرد که با درصد حجمی مناسب از نانولوله های چند جداره کربنی مقاومت مخزن تحت فشار نانو کامپوزیتی افزایش یافته است. همچنین با اعمال یک اختلاف پتانسیل الکتریکی و میدان مغناطیسی مناسب تغییر شکل مخزن کروی را می توان کنترل نمود و با توجه به خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مناسب از قبیل وزن کم و استحکام قابل قبول و کنترل پذیری برای استفاده در مخازن دریایی پیشنهاد می شود.

میزان پایداری موج شکن بستگی شدیدی به ارتفاع امواج دارد. به علت نامنظم بودن امواج، انتخاب ارتفاع مناسب جهت تعیین پایداری موج شکن بسیار حائز اهمیت می باشد. در این مطالعه، از ارتفاع موج H50 که میانگین 50 موج بلند رسیده به موج شکن در طی عمر مفید سازه است، برای محاسبه پایداری موج شکن استفاده شده است. علاوه بر این، در این تحقیق اثر پارامتر عمق آب در پایداری موج شکن های سنتی مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از مدل درختی، یک رابطه برای تعیین سنگ های آرمور پیشنهاد شده است. در جهت توسعه این مدل، از داده های امواج نامنظم که خرابی آن ها در محدوده 2 تا 8 بوده است، استفاده شده است. سپس نتایج حاصل از درخت تصمیم گیری با روابط تجربی قبلی مقایسه شده است. با استفاده از معیارهای آماری نشان داده شده است که رابطه ارائه شده دارای دقت بیشتری در پیش بینی عدد پایداری موج شکن در مقایسه با روابط تجربی موجود است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

با توجه به وجود پارامترهای بسیار زیاد موثر در طراحی، وجود چندین هدف متناقض با هم و شرایط ناپایدار و بسیار پیچیده محیطی، طراحی پروانه های دریایی به یکی از موضوعات چالش برانگیز برای طراحان و محققان این حوزه تبدیل شده است. امروزه الگوریتم های فراابتکاری به عنوان یکی از راه حل های بسیار کارآمد برای حل مسایل پیچیده ی مهندسی بکار می روند. در این مقاله به منظور طراحی پروانه های دریایی برای اولین بار از الگوریتم IGPSO استفاده شده است. بدین منظور دو هدف حداکثر بازده و حداقل کاویتاسیون (که با یکدیگر در تضاد هستند) به عنوان تابع شایستگی در نظر گرفته شده اند. برای این کار تاثیر دو پارامتر مهم وتر و ضخامت پروانه طی چندین آزمایش در تابع شایستگی محاسبه شده و توسط الگوریتم IGPSO بهینه ترین حالت انتخاب شده است. به منظور مقایسه نتایج، از الگوریتم های معیار PSO و GA استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که پروانه با 5 یا 6 پره که سرعت عملکرد بین 180 تا 190 RPM دارد، کمترین سطح نویز تولیدی را دارد. پروانه طراحی شده توسط الگوریتم IGPSO درحالت بدون کاویتاسیون 86.64 dB و در حالت با کاویتاسیون106.79 dB نویز تولید می کند که نسبت به بهترین الگوریتم مورد مقایسه به ترتیب 1.24 dB و 0.80 dB نویز کمتری را به وجود می آورد.

به منظور بررسی تاثیر مدل های انتقال جرم در شبیه سازی پدیده کاویتاسیون دو مجرای جریان داخلی، شامل یک ونتوری و یک روزنه مورد بررسی عددی قرار گرفته است. برای این کار مدل های مورد نظر شامل کانز، زوارت و سینگال با ضرایب استاندارد در کدی منبع باز پیاده سازی و در مسائلی با شرایط یکسان ارزیابی شده است. نتایج رخداد کاویتاسیون در جریان های مذکور در قالب کسر حجمی متوسط در مقاطعی از جریان در مجرای ونتوری و مقدار ضریب تخلیه برای روزنه، با نتایج تجربی مقایسه و مقدار خطای متوسط مدل ها مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج حاصل نشان دهنده دقت بالای مدل های انتقال جرم کانز و زوارت با خطای متوسط کمتر از 5 درصد برای نمونه های شبیه سازی شده است، در حالی که استفاده از مدل سینگال مقادیر خطای میانگین بیشتر از 10 درصد را نشان می دهد. همچنین با بررسی میانگین نتایج خطای حاصل از شبیه سازی های مذکور در مسائل بررسی شده، اولویت قابل توجهی بین مدل های کانز و زوارت مشاهده نمی شود. اما در مدل سینگال با وجود پیچیدگی بیشتر مدل در احتساب ویژگی های جریان، اختلاف بیشتری در مقایسه با داده های تجربی ملاحظه می شود که لازم است در استفاده از این مدل، تنظیم مقادیر ثابت آن و شرایط بکارگیری دقت بیشتری لحاظ شود.