مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه آزمایشگاهی و عددی ارتعاشات سازه های غوطه ور یک و دو درجه آزادی و مقایسه جذب انرژی آنها از امواج

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری دانشگاه فردوسی مشهد
2 استاد دانشگاه فردوسی مشهد
3 Vakil Abad BLVD Ferdowsi University of Mashhad
چکیده
در این مقاله با اندازه گیری آزمایشگاهی و شبیه سازی عددی، اثر فرکانس، ارتفاع و طول موج امواج گرانشی پیشرونده بر ارتعاشات و انرژی دریافتی سامانه‌های نوسانی بریستول با یک و دو درجه آزادی به عنوان مبدل انرژی در عمق‌های مختلف آب مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایش‌ها در یک کانال مجهز به سامانه موجساز باله‌ای که دارای وسایل اندازه‌گیری مشخصات موج می‌باشد، انجام شده است. شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار کامسول که توانایی شبیه‌سازی برهم‌کنش محیط‌های فیزیکی را دارد برای جریان آشفته صورت گرفته است. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی به دست آمده از این مطالعه با هم و نیز مقایسه آنها با نتایج سایر محققین در بازه وسیعی از پارامترهای امواج تطابق مطلوبی را نشان می‌دهد. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که تغییر عمق اجسام غوطه‌ور از سطح آزاد آب اثر قابل توجهی بر رفتار ارتعاشی آنها دارد بطوریکه با افزایش عمق، دامنه نوسانات جسم به یک مقدار ماکزیمم افزایش و سپس کاهش می‌یابد. نتایج همچنین بیانگر اثر متفاوت عمق نسبی آب بر بازده سامانه‌های یک و دو درجه آزادی می‌باشد، بطوریکه افزایش عمق نسبی آب موجب افزایش بازده سامانه‌های یک درجه آزادی عمودی می‌گردد در حالیکه تاثیر قابل توجهی بر بازده سامانه‌های دو درجه آزادی ندارد. نتایج نشان می‌دهد که برای یک ارتفاع ثابت آب داخل کانال، افزایش فرکانس موجساز موجب افزایش ارتفاع و نیروی امواج تولیدی و در نتیجه افزایش دامنه ارتعاشات جسم غوطه‌ور در دو راستای عمودی و افقی می‌گردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental and Numerical Study of vibration in submerged structures with multi-degree-of-freedom and compare the efficiency of wave's energy absorption

نویسندگان English

Amirreza Moghiman 1
Anooshiravan Farshidianfar 2
Hamid Moeenfard 3
3 Vakil Abad BLVD Ferdowsi University of Mashhad
چکیده English

In this study, the effects of frequency, height and wavelength of progressive gravity waves on vibration and energy absorption of the single- and two-degree of freedom Bristol oscillating cylinder systems have been investigated experimentally and numerically in different depth of water. The experiments were carried out in channel equipped with both a paddle-type wave-maker and wave features measurement tools. Numerical simulations were conducted in COMSOL software assigned to simulate interactions between physical environments for turbulent flow. Making a comparison between the numerical and experimental conclusions compared to the other researchers' results demonstrates a desired matching in a wide range of waves' parameters. It can be seen in findings that changing in depth of submerged objects from free surface of water has considerable influence on their vibration behavior, so that by rising in depth, the oscillations amplitude increases to a maximam and then decreases. The obtained results indicate the different effects of relative depth under the submerged buoy on the efficiency of the single- and two-degree of freedom systems; so that increasing water height causes rise in the efficiency of single degree of freedom systems, but it doesn't have considerable influence on two degree of freedom systems. The results also show that expanding the wave-maker frequency for a constant height of water in channel causes to rise in energy and height of the generated waves so that oscillations amplitude of submerged buoy rise in vertical and horizontal line.

کلیدواژه‌ها English

Wave's energy
Bristol oscillatory system
paddle-type wave-maker
wave frequency
Wave height