Исследователи Техасского университета A&M разработали аналитические инструменты, которые могут помочь в описании движений плавающих, но закрепленных на якоре устройств волновой энергии. В отличие от сложных симуляций, которые дороги и требуют много времени, они заявили, что их метод быстр, но достаточно точен, чтобы оценить, будут ли устройства волновой энергии переключаться в постоянно меняющейся океанской среде.
"Преобразователи волновой энергии должны использовать большие волновые движения, чтобы производить электричество. Но когда приходит сильный шторм, вы не хотите, чтобы большие волны, ветер и течения разрушили эти устройства ", – сказал доктор. Джеффри Фалзарано, профессор кафедры океанической инженерии. «Мы разработали гораздо более простые аналитические инструменты для оценки производительности этих устройств в динамической океанской среде без необходимости проведения огромного количества симуляций или испытаний физических моделей, выполнение которых требует много времени и является непомерно дорогостоящим."
Математические инструменты описаны онлайн в журнале Ships and Offshore Structures в июле.
Устройства волновой энергии работают в двух режимах. В «нормальном режиме» они преобразуют энергию приливных волн в электричество. Таким образом, этот режим во многом определяет, будет ли конструкция устройства волновой энергии экономически эффективна. Однако в режиме «выживания» или когда падающие волны вызывают большие движения в устройствах с волновой энергией, характеристики устройств с волновой энергией в значительной степени определяются системой якорных стоянок, которые закрепляют устройства в месте на дне резервуара. водное пространство.
Причалы бывают нескольких типов, в том числе причалы и якорные буи, и могут иметь различную конфигурацию. Кроме того, существуют значительные вариации в форме устройств с волновой энергией, поэтому прогнозирование опрокидывания устройства является нетривиальным.
"Суда бывают разных форм и размеров; например, танкеры сильно отличаются от рыболовных судов или других военных кораблей.
Эти разные геометрические формы влияют на движение корабля в воде, – сказал Фалзарано. «Точно так же форма устройств волновой энергии может быть весьма разнообразной."
Для анализа Хао Ван, аспирант Фальзарано, использовал цилиндрический прибор волновой энергии. Эта общая форма позволила исследователям упростить проблему прогнозирования и распространила свой анализ на другие преобразователи волновой энергии аналогичной формы.
Он также рассмотрел три конфигурации швартовки.
Хао использовал два аналитических метода, подходы Маркова и Мельникова, для прогнозирования рисков переворачивания при случайном возбуждении. Более конкретно, используя информацию из геометрии устройства волновой энергии, конфигурации системы швартовки и свойств приливных волн, методы выдают график, содержащий область, подобную огибающей.
Интуитивно понятно, что если волны действительно большие, как во время шторма, и плавучее судно вылетает из этой оболочки, оно, скорее всего, перевернется.
Исследователи отметили, что, хотя аналитические модели были совершенно разными, они дали почти одинаковые результаты, подтверждая их достоинства и точность.
Они также заявили, что их математический подход может быть применен для оценки производительности других плавучих устройств, таких как плавучие ветряные турбины.
«Платформа для плавучей ветряной турбины такая же, как и для устройств с волновой энергией, поэтому плавучие турбины могут также вращаться, если волны очень высокие», – сказал Фалзарано. «Моя группа была лидером в разработке методов прогнозирования остойчивости корабля.
Сейчас мы изучаем применение этих подходов к возобновляемым плавучим энергетическим устройствам."
Видео: https: // инженерия.таму.edu / новости / 2020/10 / математические-инструменты-предсказывать-если-волновые-энергетические-устройства-оставаться на плаву-в-океане.html