Skip to main content
SUPERVISOR
Nili ahmadabadi Mehdi,Mohamad Reza Tavakoli nejad
مهدی نیلی احمدآبادی (استاد مشاور) محمدرضا توکلی نژاد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeed Mokhtari
سعید مختاری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Numerical Investigation of the Surface Wave and Cantilever Beam Interaction in a Water Channel
For water wave energy harvesting by the piezoelectric material, this material should be located at a position to be strained from wave motion. The simplest structure that can be used for creating this strain is a cantilever energy harvesting. Water channel and plunger-type wavemaker are instruments beam. Investigation of wave and cantilever beam is an introduction to wave that are used for the investigation of wave behavior in the laboratory. water channels costs very expensive. Thus it is important to detect a numerical Production of different wavemakers in several sizes and fabrication of long toolbox that can simulate waves in the water channel. In this report, OpenFOAM channel and wavemaker is studied. The interFoam solver is one of the solvers in as an open-source software is used to study the waves created with plunger-type wavemaker. The effect of different parameters that are related to the water good accuracy. If the wave does not fall, increasing in wedge tip angle and OpenFOAM and this solver uses the volume of fluid method for free surface flows. The results show the error is less than ten percent and the run time is centimeters height and 5.5 meters length, this solver shows good results with lower than ten hours for a mesh with 30,000 cells. In a channel that has 60 another solver in OpenFOAM that is used and this solver results show error initial submerged depth and frequency and stroke and water depth can cause increase in wave height. One sloped plate is located at the end of the water channel and lower than ten percent. After the simulation of water channel waves, the wave the results show this plate can absorb the waves. The interflow solver is were also considered for wave generation and wave absorption that can create or and structure interaction is simulated. The foam-extend toolbox is used for this problem but the results are not suitable. Although the use of this software has not been effective, studies have been done on new solvers that such solvers have a high chance of solving such a problem. Various tools for wave generation in wave and structure interaction problem. absorb the wave by using suitable boundary conditions or creating a comfort zone. These tools can be used to reduce the computation costs and can be used Keywords: Free surface wave, Water Channel, Plunger type wave maker, Fluid Structure Interaction, OpenFOAM, Foam-Extend
برای برداشت انرژی از امواج آب با استفاده از ماده پیزوالکتریک، نیاز است تا ماده پیزوالکتریک به گونه‌ای قرار بگیرد که در اثر عبور موج، درون آن کرنشی ایجاد شود. ساده‌ترین شکل سازه‌ای که می‌توان برای ایجاد این کرنش در نظر گرفت، تیر یک‌سردرگیر می‌باشد. مطالعه‌ی برهم‌کنش موج و تیر یک‌سردرگیر، مقدمه‌ای برای مبحث برداشت انرژی از امواج است. کانال آب و موج‌ساز گوه‌ای از تجهیزاتی هستند که برای تولید موج و بررسی رفتار موج در محیط آزمایشگاه استفاده می‌شوند. ساخت موج‌سازهای با اندازه‌های گوناگون و هم‌چنین ساخت کانال‌های آب بزرگ، هزینه‌های زیادی دارد. بنابراین یافتن ابزار عددی که با هزینه محاسباتی کم بتواند شبیه‌سازی امواج داخل کانال آب را انجام دهد، مهم می‌باشد. از اینرو در پژوهش حاضر از نرم‌افزار متن‌باز اپن‌فوم استفاده شده است تا امواج ایجاد شده در اثر حرکت این موج‌ساز، بررسی شود. هم‌چنین پارامترهای مختلف مرتبط با کانال آب و موج‌ساز، تغییر داده شده است و اثر آن بر روی خواص موج، بررسی شده است. حلگر اینترفوم موجود در نرم‌افزار اپن‌فوم، از روش حجم سیال برای مسئله دوفازی با سطح آزاد، استفاده می‌کند. توانایی ایجاد پاسخ با خطاهای زیر ده درصد و داشتن زمان اجرای کمتر از ده ساعت برای شبکه‌ای با 30 هزار سلول، نشان می‌دهد که اینترفوم ابزار عددی کم‌هزینه‌ای برای این مسئله می‌باشد. این حلگر با شبکه‌ی پایه‌ای به شکل مربعی و با اندازه ضلع 1 سانتی‌متر در یک کانال به ارتفاع 60 سانتی‌متر و طول 5.5 متر، می‌تواند حل‌های با دقت مناسب ایجاد کند. نتایج نشان می‌دهد که در صورتی‌که موج دچار ریزش نشود، افزایش زاویه رأس گوه، افزایش عمق مغروق اولیه موج‌ساز، افزایش فرکانس، افزایش طول کورس حرکت موج‌ساز و افزایش عمق آب، باعث افزایش ارتفاع موج می‌شود. یک صفحه با شیب مشخص در انتهای کانال در نظر گرفته شده است و نتایج نشان می‌دهد که وجود این صفحه به میزان زیادی از پدیده‌ی برگشت موج جلوگیری می‌کند. حلگر اینترفلو که برای نرم‌افزار اپن‌فوم موجود می‌باشد، بررسی شده است و نتایج آن نیز خطای کمتر از ده درصد را نشان می‌دهد. پس از بررسی ایجاد موج، می‌توان برهم‌کنش بین موج و سازه را نیز شبیه‌سازی کرد. برای این شبیه‌سازی نیز نرم‌افزار فوم-اکستند در نظر گرفته شده است و در نهایت حل مناسبی حاصل نشده است. اگرچه استفاده از این نرم‌افزار مؤثر واقع نشده است، اما مطالعاتی بر روی حلگرهای جدید انجام شده است که چنین حلگرهایی شانس زیادی برای حل چنین مسئله‌ای دارند. ابزارهای متنوعی نیز برای تولید موج و جذب موج بررسی شدند که می‌توانند با استفاده از شرایط مرزی مناسب و یا ایجاد یک ناحیه‌ی آسایش، موج را ایجاد و یا جذب کنند. این ابزارها برای کاهش هزینه‌های محاسباتی مفید می‌باشند و برای استفاده در مسئله برهم‌کنش سیال و سازه نیز می‌توانند به عنوان عامل ایجاد موج استفاده شوند. کلمات کلیدی: امواج سطحی، کانال آب، موج‌ساز گوه‌ای، برهم‌کنش سیال و سازه، اپن‌فوم، فوم-اکستند

ارتقاء امنیت وب با وف بومی