توسعه فناوری‌های انرژی‌های تجدیدپذیر دریایی
به گزارش روابط‌عمومی بنیاد ملی علم ایران (INSF)، سیده مریم احمدی موسوی در قالب رساله دکتری خود با راهنمایی مرتضی کلاهدوزان در دانشگاه صنعتی امیرکبیر تهران، پژوهشی با عنوان «تحلیل هیدرودینامیکی جریان در اطراف مبدل‌های انرژی جاذب نقطه‌ای» انجام داده است.
احمدی موسوی با اشاره به ظرفیت بالای امواج دریا به‌عنوان یکی از پایدارترین و پاک‌ترین منابع انرژی طبیعی، گفت: انرژی موج به دلیل ظرفیت و چگالی انرژی نسبتاً بالا، می‌تواند نقش مهمی در تأمین انرژی پاک آینده ایفا کند، اما پایین بودن بازده مبدل‌های انرژی موج و محدود بودن توان برداشت‌شده از حرکت امواج، از مهم‌ترین چالش‌های این حوزه به شمار می‌رود.
وی با تشریح نوآوری این پژوهش افزود: در این مطالعه، ایده‌ای نوآورانه برای افزایش انرژی قابل استحصال از امواج ارائه شده است که بر طراحی و بررسی یک مبدل انرژی موج جدید از نوع جاذب نقطه‌ای چرخان استوار است. این سامانه قادر است به‌صورت هم‌زمان از حرکت عمودی و حرکت چرخشی ناشی از امواج، انرژی استخراج کند و برخلاف اکثر سامانه‌های متداول که تنها از یک نوع حرکت بهره می‌برند، با استفاده هم‌زمان از دو حرکت مکمل، میزان انرژی قابل استحصال را به‌طور قابل‌توجهی افزایش دهد.
این پژوهشگر با اشاره به ارزیابی عملکرد این مبدل در دو بخش آزمایشگاهی و شبیه‌سازی عددی اظهار کرد: در بخش آزمایشگاهی، مدل فیزیکی مبدل در یک فلوم موج تحت شرایط مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که فعال بودن هم‌زمان حرکت عمودی و چرخشی موجب افزایش پاسخ‌های دینامیکی و نیروی قائم اندازه‌گیری‌شده وارد بر مبدل و افزایش سرعت چرخش آن می‌شود. همچنین میزان انرژی استخراج‌شده در این حالت حدود ۱/۱ برابر بیشتر از حالت صرفاً عمودی و نزدیک به ۵/۹ برابر بیشتر از حالت صرفاً چرخشی بود که بیانگر تأثیر قابل توجه ترکیب این دو حرکت در بهبود عملکرد مبدل‌های انرژی موج است.
وی درباره بخش شبیه‌سازی عددی این پژوهش نیز گفت: یک فلوم موج عددی سه‌بعدی با استفاده از نرم‌افزار اپن‌فوم توسعه داده شد که در آن تولید و جذب فعال موج در مرزهای محاسباتی انجام می‌شود. این روش ضمن کاهش پیچیدگی مدل، پایداری محاسبات را نیز افزایش داد. همچنین با شبکه‌بندی پیچیده متحرک و ریزسازی موضعی در نزدیکی سطح آزاد آب و بدنه مبدل، رفتار جریان آب با دقت بالایی شبیه‌سازی شد.
احمدی موسوی افزود: مقایسه نتایج شبیه‌سازی با داده‌های آزمایشگاهی نشان داد که مدل عددی می‌تواند پارامترهای اصلی مورد بررسی، از جمله تغییرات سطح آزاد آب، جابه‌جایی مبدل و نیروهای هیدرودینامیکی را با توافق مناسبی بازتولید کند. در موارد ارزیابی‌شده، اختلاف نتایج عددی و آزمایشگاهی کمتر از ۱۰ درصد بود که نشان‌دهنده اعتبار قابل‌قبول مدل در محدوده شرایط بررسی‌شده است.
وی ادامه داد: بررسی میدان جریان اطراف مبدل نشان داد که نوع حرکت مبدل بر نحوه شکل‌گیری و تحول ساختارهای گردابه‌ای اثر می‌گذارد. در حرکت قائم، گردابه‌های ایجادشده در مجاورت بدنه عمدتاً کوتاه‌عمر بودند؛ درحالی‌که حرکت دورانی ساختارهای گردابه‌ای نسبتاً پایدارتر و متأثر از دوران ایجاد کرد. در حالت هیبرید نیز برهم‌کنش حرکت قائم و دورانی، الگوی پیچیده‌تری از جریان و گردابه‌ها را در اطراف مبدل به وجود آورد. نتایج نشان داد که این تغییرات، در محدوده مکانی و شرایط بررسی‌شده، عمدتاً در ناحیه نزدیک به مبدل متمرکز بودند.
وی در پایان خاطرنشان کرد: نتایج این پژوهش نشان داد که بهره‌گیری هم‌زمان از حرکت قائم و دورانی، در شرایط آزمایش‌شده، می‌تواند انرژی قابل استحصال را در مقایسه با حالت‌های تک‌حرکتی همین مبدل افزایش دهد. این دستاورد، مبنایی علمی برای توسعه و بهینه‌سازی نسل جدیدی از مبدل‌های انرژی موج فراهم می‌کند. این دستاورد گامی مؤثر در توسعه فناوری‌های انرژی‌های تجدیدپذیر دریایی و حرکت به سوی آینده‌ای پاک‌تر و پایدارتر به شمار می‌رود.
