Mô hình hóa bộ chuyển đổi năng lượng sóng biển dạng phao nổi theo phương pháp phân tích miền thời gian

Năng lượng sóng biển là một trong những nguồn năng lượng sạch có tiềm năng nhất vì có nhiều ưu điểm hơn các dạng năng lượng khác. Trong nghiên cứu này, đặc tính làm việc của một thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng biển thành điện năng dạng phao nổi được mô hình hóa theo phương pháp miền thời gian.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô hình hóa bộ chuyển đổi năng lượng sóng biển dạng phao nổi theo phương pháp phân tích miền thời gian ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL. 19, NO. 5.1, 2021 1 MÔ HÌNH HÓA BỘ CHUYỂN ĐỔI NĂNG LƯỢNG SÓNG BIỂN DẠNG PHAO NỔI THEO PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MIỀN THỜI GIAN TIME DOMAIN MODELING FOR A FLOATING-POINT ABSORBER WAVE ENERGY CONVERTER Nguyễn Thị Kim Loan1, Phan Thành Long1*, Lê Minh Tiến1 1 Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Tác giả liên hệ: ptlong@dut.udn.vn * (Nhận bài: 17/4/2021; Chấp nhận đăng: 25/5/2021) Tóm tắt - Năng lượng sóng biển là một trong những nguồn năng Abstract - Ocean wave energy is one of the most potential lượng sạch có tiềm năng nhất vì có nhiều ưu điểm hơn các dạng năng sources of renewable energy, and it has more advantages than lượng khác. Việc thu nhận năng lượng sóng biển và chuyển sang điện other forms of energy sources. The capture of wave energy and năng được thực hiện thông qua một bộ chuyển đổi (WEC), trong đó bộ conversion to electricity is carried out using a converter (Wave chuyển đổi dạng phao nổi được sử dụng phổ biến nhất. Chính vì vậy, Energy Converter - WEC), of which the floating-point absorber trong nghiên cứu này, đặc tính làm việc của một thiết bị chuyển đổi converter is the most used. Therefore, in this study, the năng lượng sóng biển thành điện năng dạng phao nổi được mô hình hóa performance of a floating-point absorber wave energy converter theo phương pháp miền thời gian. Kết quả mô phỏng cho phép đánh is evaluated using time domain numerical method. The giá các thông số thủy động lực học của bộ chuyển đổi năng lượng sóng displacement characteristics of the device are determined for the biển, và từ đó xác định các đặc tính chuyển động của bộ chuyển đổi ocean wave conditions of the Vietnam Sea. The simulation results theo đặc điểm sóng khu vực Biển Đông của Việt Nam. Kết quả mô show that, the device can move vertically to a height of 1 m above phỏng cho thấy, thiết bị có thể chuyển động theo phương thẳng đứng the initial still water level. The average output power of the device lên độ cao 1 m so với mức nước tĩnh ban đầu. Công suất đầu ra trung is estimated to be approximately 52 kW. bình của thiết bị được xác định khoảng 52 kW. Từ khóa - Bộ chuyển đổi năng lượng sóng biển; mô phỏng trên Key words - Wave Energy Converter (WEC); time domain miền thời gian; đặc tính sóng biển simulation; ocean wave characteristics 1. Đặt vấn đề WEC, đặc biệt trong các trường hợp trạng thái mặt biển cực Năng lượng sóng biển có mật độ năng lượng cao hơn đoan [3-4]. Tuy nhiên, phương pháp này rất phức tạp và đòi so với các nguồn năng lượng tái tạo phổ biến khác như năng hỏi tốn nhiều tài nguyên tính toán. Trong khi đó, các lượng mặt trời và năng lượng gió. Tuy nhiên, so với việc phương pháp có độ tin cậy thấp hơn, ví dụ phương pháp khai thác năng lượng mặt trời và gió, việc khai thác năng miền thời gian để giải bài toán động lực học hệ nhiều vật lượng sóng biển còn gặp nhiều khó khăn, vì các bộ chuyển của bộ WEC, dựa trên các thông số thủy động lực học được đổi năng lượng sóng biển thành điện năng (WEC) vẫn đang xác định bằng phương pháp miền tần số, kết hợp với ở giai đoạn nghiên cứu và phát triển [1]. Trong đó, có vài phương trình chuyển động của Cummins [5-6]. Phương nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm một số mẫu mô hình pháp này được sử dụng để đánh giá công suất đầu ra của các thu nhỏ của các bộ WEC trên các vùng biển thực tế [2]. bộ WEC trong các điều kiện trạng thái biển tuyến tính. Các nghiên cứu này cho phép đánh giá đặc tính kỹ thuật Trong thực tế, mặc dù các bộ WEC được thiết kế để hoạt của các bộ chuyển đổi năng lượng, tuy nhiên, việc thương động trong các điều kiện mặt biển cực đoan và tuyến tính, mại hóa các sản phẩm này còn cần thêm nhiều giai đoạn nhưng việc thực hiện mô phỏng CFD cho tất cả các trường phát triển nữa. Điều này cho thấy, việc phát triển các bộ hợp hoạt động của bộ WEC là không hiệu quả và tốn nhiều chuyển đổi năng lượng sóng biển vẫn đang được tiếp tục, chi phí cũng như thời gian. Chính vì vậy, các mô hình mô và điều này phụ thuộc rất nhiều vào các mô hình mô phỏng phỏng dựa trên các phương pháp có độ tin cậy trung bình, số, cũng như việc thử nghiệm mô hình thực tế để hoàn thiện ví dụ như phương pháp miền tần số và miền thời gian, các thiết kế. thường được sử dụng để đánh giá các thiết kế của bộ WEC, Trong thực tế, có nhiều phương pháp mô hình số đã trong các điều kiện làm việc khác nhau, thậm chí cả trường được phát triển để mô phỏng các bộ WEC, gồm có phương hợp trạng thái mặt biển cực đoan, đặc biệt trong giai đoạn pháp phần tử biên theo cách tiếp cận miền tần số, phương đầu của việc thiết kế và phát triển các bộ WEC [7]. pháp miền thời gian để giải các phương trình chuyển động, Trong bài báo này, phương pháp miền thời gian được phương pháp giải phương trình chuyển động Morrison hoặc sử dụng để đánh giá khả năng làm việc của bộ WEC thông phương pháp động lực học chất lỏng tính toán qua phần mềm mã nguồ ...