Μια ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας Νταλιάν της Κίνας διερεύνησε την υδροδυναμική απόδοση ενός νέου αρθρωτού πλωτού φωτοβολταϊκού συστήματος (FPV) που αποτελείται από διασυνδεδεμένες πλωτές μονάδες με αρθρωτές αρθρώσεις.
Μια νέα υβριδική προσέγγιση
Για την έρευνα, η ομάδα ανέπτυξε μια νέα υβριδική προσέγγιση, η οποία ενσωματώνει φαινόμενα ιξώδους ροής από την υπολογιστική ρευστοδυναμική (CFD) σε έναν επιλυτή δυναμικής ροής για να βελτιώσει τις προβλέψεις απόκρισης κίνησης.
«Σε αντίθεση με τις συμβατικές πλωτές φορτηγίδες, η προτεινόμενη μονάδα FPV σε αυτή τη μελέτη έχει σχεδιαστεί με μια ανοιχτή κεντρική περιοχή, με αποτέλεσμα μια δακτυλιοειδή γεωμετρία», ανέφερε η ομάδα. Αρχικά, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τη μέθοδο CFD, μια μέθοδο που επιλύει την πλήρη ροή νερού και αέρα. Χρησιμοποιήθηκε για τη μέτρηση του συντελεστή απόσβεσης, ο οποίος αντιπροσωπεύει τον βαθμό στον οποίο η κίνηση μειώνεται από τα ιξώδη φαινόμενα. Αυτοί οι συντελεστές απόσβεσης μεταφέρονται στη συνέχεια σε μια μέθοδο οριακών στοιχείων (BEM), η οποία είναι ένας αποτελεσματικός επιλυτής ροής δυναμικού. Χρησιμοποιώντας και τα δύο, η νέα μέθοδος φέρεται να αποδίδει έναν επιλυτή που είναι ταυτόχρονα αποτελεσματικός και ρεαλιστικός.
«Η συγκριτική επικύρωση με προσομοιώσεις CFD και τα διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα επιβεβαίωσε την ικανότητα του μοντέλου να προβλέπει αξιόπιστα τις κινηματικές αποκρίσεις τόσο των μονών όσο και των αρθρωτών πολλαπλών σωμάτων πλωτών συστημάτων υπό κανονικές συνθήκες κύματος», ανέφεραν οι ακαδημαϊκοί. «Μετά από αυτήν την επικύρωση, διεξήχθη μια σειρά αναλύσεων ευαισθησίας για να εξεταστεί η επίδραση δύο βασικών παραμέτρων: του αριθμού των αρθρωτών πλωτών μονάδων και της γεωμετρικής διάταξης αυτών των μονάδων».
Αποκρίσεις κίνησης κλίσης για ποικίλους αριθμούς FPV
Η προσομοίωση ανέλυσε τη διάταξη μίας έως έξι μονάδων FPV, είτε σε διαμόρφωση μονής αλυσίδας είτε σε παράλληλη διαμόρφωση, όπου δύο κανάλια τοποθετούνται δίπλα-δίπλα. Για κάθε διαμόρφωση, οι προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν σε 12 κανονικές συχνότητες κύματος. Αυτό έγινε για να καταγραφεί η υδροδυναμική συμπεριφορά υπό διάφορες συνθήκες. Σύμφωνα με τα ευρήματα της ομάδας, οι αποκρίσεις κίνησης των αρθρωτών πλωτών είναι ουσιαστικά συνεπείς σε διαφορετικές διαμορφώσεις, με τις πιο σημαντικές διακυμάνσεις να εμφανίζονται κοντά στις φυσικές συχνότητες κάθε βαθμού ελευθερίας.
«Η αύξηση του αριθμού των διασυνδεδεμένων πλωτών γενικά μειώνει την κίνηση κλίσης και οδηγεί σε μείωση των διαφορών στη δυναμική απόκριση μεταξύ γειτονικών μονάδων, ιδιαίτερα πέρα από τον δεύτερο πλωτήρα», πρόσθεσαν. «Οι δυνάμεις στις αρθρωτές αρθρώσεις τείνουν να αυξάνονται με τη συχνότητα κύματος μέχρι μια κορυφή και στη συνέχεια να μειώνονται, με τις αρθρώσεις του μέσου σώματος να βιώνουν γενικά ελαφρώς υψηλότερα φορτία από τις τελικές συνδέσεις».
Καταλήγοντας, οι ακαδημαϊκοί δήλωσαν ότι η παράλληλη διαμόρφωση παρουσιάζει ελαφρώς μειωμένα πλάτη κίνησης σε σύγκριση με τη διαμόρφωση αλυσίδας. Αυτό, λένε, υποδηλώνει ένα φαινόμενο απόσβεσης όταν οι μονάδες προστίθενται πλευρικά, εκτός από διαμήκως.
Το σύστημα παρουσιάστηκε στο «Υδροδυναμική απόδοση πλωτών ηλιακών συστοιχιών με αρθρωτές μονάδες για βέλτιστη προσαρμογή κύματος», που δημοσιεύτηκε στο Applied Ocean Research. Ερευνητές από το China Construction Power and Environment Engineering και το γερμανικό Πανεπιστήμιο Duisburg-Essen συμμετείχαν στη μελέτη.
www.worldenergynews.gr
