برگزاری دفاعیه دکتری مهندس حسین عیوض‌اوغلی
| تاریخ ارسال: 1402/8/13 |
 |
مهندس حسین عیوض‌اوغلی دانشجوی دوره‌‌ی دکتری این دانشکده در رشته‌‌ی مهندسی عمران گرایش سواحل، بنادر و سازه‌های دریایی، ۲۷ آبان ماه سال ۱۴۰۲ از رساله خود تحت عنوان «بهبود عملکرد مبدل انرژی سرج موج نوسانگر با در نظر گرفتن شرایط تغییر اقلیم» به صورت حضوری با راهنمایی دکتر عباس یگانه بختیاری، دکتر ناصر شابختی و دکتر سروش ابوالفتحی (از دانشگاه University of Warwick) دفاع نمود. |
| چکیده این رساله به شرح زیر می‌باشد: نیاز روزافزون جهان به انرژی، محدودیت منابع سوخت‌های فسیلی و تشدید اثرات تغییر اقلیم توجهات بسیاری را به سمت تأمین انرژی از منابع تجدیدپذیر سوق داده است. امواج اقیانوسی یکی از منابع امیدوار کننده انرژی‌های تجدیدپذیر است. تجهیزات بسیاری برای استحصال انرژی از این منابع توسعه داده شده‌اند که مبدل سرج موج نوسانگر (OWSC) به عنوان کارآمدترین این سیستم‌ها شناخته می‌شود. از اثرات مهم تغییرات اقلیمی، تغییر در بارگذاری‌های جوی و الگوهای بادها و هم‌چنین تغییر تراز سطح آب است که این عوامل سبب تغییر در مشخصات امواج می‌شود و تغییر در مشخصات و انرژی امواج، چه به‌صورت کیفی و چه به‌صورت کمی روی عملکرد و کارآیی مبدل‌های امواج تأثیر مستقیم دارد. بنابراین، در صورتی که به دنبال ایجاد منبع پایدار انرژی از امواج باشیم، پیش‌بینی شرایط محیطی برای سال‌های آینده اجتناب‌ناپذیر خواهد بود. در تحقیق حاضر ابتدا به پیش‌بینی شرایط پارامترهای اقلیمی در سال‌های 2030 تا 2040 پرداخته شده است. برای ریزمقیاس‌نمایی سرعت باد نتایج مدل GCM و توسعه مدل پیش‌بینی امواج، از درخت تصمیم M5p به عنوان یکی از ابزار قدرتمند یادگیری ماشین استفاده گردید. نتایج مدل‌های توسعه یافته نشان داد که M5p توانایی بالایی در پیش‌بینی سرعت باد براساس خروجی‌های مدل جهانی و ارتفاع شاخص امواج با ورودی گرفتن سرعت باد داشته است. در توسعه مدل ریزمقیاس‌نمایی سه نوع مدل سالانه، فصلی و ماهانه ایجاد شد که در توسعه هر کدام سناریوهای مختلف جداسازی داده ورودی جهت آموزش و آزمون مدل درخت تصمیم نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که برای دوره کنترل، مدل ماهانه عملکرد بهتری داشته و سناریوی جداسازی 70/30 به عملکرد بهتری از مدل‌ها منجر شده. پیش‌بینی مدل‌های توسعه یافته بر مبنای سه سناریوی RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 حاکی از این بود که برای سال‌های 2030 تا 2040 میانگین ماهانه سرعت باد در منطقه مورد مطالعه که ناحیه میانی اقیانوس اطلس شمالی است، نزدیک به هم خواهد بود و البته نوسانات آن‌ها افزایش خواهد یافت که بیش‌ترین نوسان نیز مربوط به سناریوی RCP8.5 می‌باشد. هم‌چنین مقایسه نتایج پیش‌بینی حاکی از یک روند کاهشی 7 تا 8 درصدی در میانگین سرعت باد نسبت به دوره تاریخی است. برای توسعه مدل پیش‌بینی موج سناریوها و تکنیک‌های مختلفی (تغییر رابطه ضریب درگ و کالیبره رابطه در فرمول‌بندی CEM، محدودیت داده در دسترس و توانایی پیش‌بینی) استفاده شد. نتایج حاکی از آن بود که مدل M5p نسبت به CEM اصلاح شده بسیار توانمندتر عمل کرده و میانگین خطای پیش‌بینی آن نزدیک به صفر است و خطای RMSE نیز نسبت به CEM بهبود 30 درصدی را داشته است. نتایج پیش‌بینی میانگین ماهانه ارتفاع امواج برای سال‌های 2030 تا 2040 نشان داد که بجز ماه‌های مارس و ژوئیه که روند افزایشی ناچیزی داشته، در بقیه ماه‌های سال، مقادیر میانگین‌گیری شده روی کل دامنه مطالعاتی، روند کاهشی است و کاهش حدود 10 درصدی برای مقدار میانگین سالانه ارتفاع شاخص امواج پیش‌بینی شده است. البته ناحیه نزدیک ساحل و محل در نظر گرفته شده برای نصب مبدل که محل نصب کنونی اویستر است، در فصول بهار و زمستان امواج بزرگ‌تری را تجربه خواهد کرد. برای توسعه مدل عددی مبدل موج از اپن‌فوم به عنوان یک مدل توانمند بر پایه CFD استفاده شد که با در اختیار داشتن کتابخانه‌های مش متحرک و مرزهای تولید و جذب امواج، نتایج دقیقی از نتایج آزمایشگاهی استفاده شده برای صحت‌سنجی بازتولید کرده است. تحقیق حاضر با بررسی عملکرد نه هندسه مختلف در کنار هندسه مبنا، نشان داد که تغییرات سطح در نزدیکی بستر دریا تأثیر محسوسی بر عملکرد مبدل نداشته، این در حالی است که تغییرات سطح مقطع در نزدیکی تراز سطح آب و نحوه توزیع افزایش و کاهش سطح اثرات قابل توجهی در عملکرد OWSC دارد که ناشی از اثرگذاری و پروفایل سرعت افقی ذرات در راستای عمق آب است. نتایج حاکی از آن بود که افزایش سطح مقطع در نزدیکی تراز سطح آب و به سمت ساحل موجب تشکیل یک بسته هوای حبس شده در سمت ساحل به هنگام بازگشت مبدل به سمت دریا و در نزدیکی بالاترین تراز خود می‌شود که روی پاسخ چرخش و سرعت زاویه‌ای مبدل اثرگذار بوده است. با مقایسه عملکرد مبدل‌های پیشنهادی، OWSC-07 با داشتن بالاترین ضریب عملکردی و صافی بالاتر توان، به عنوان مبدل برتر انتخاب و تحت شرایط دریایی مد نظر به صورت کامل‌تر مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی اثرات تغییر اقلیم حاکی از آن بود که بالاترین عملکرد OWSC-07 در پریود موج 2/4 ثانیه، ارتفاع 7/2 سانتی‌متر بوده است که در عمق آب 12 متری در مقیاس واقعی نصب شده است و تغییرات ناشی از تغییر اقلیم بر ضریب عملکرد آن اثر منفی خواهد داشت. هم‌چنین با وجود افزایش جذب انرژی با افزایش ارتفاع موج، ضریب عملکردی روند کاهشی را تجربه می‌کند. واژه‌‌های کلیدی: ریزمقیاس‌نمایی، سرعت باد، ارتفاع موج، تخمین، پیش‌بینی، درخت تصمیم، یادگیری ماشین، انرژی موج، تبدیل انرژی موج، اپن‌فوم، مش متحرک. رایانامه جهت ارتباط با دانشجوی فوق: Hossein.eyvazoghli  gmail.com |
دفعات مشاهده: 1751 بار |
دفعات چاپ: 347 بار |
دفعات ارسال به دیگران: 0 بار |
0 نظر