برداشت انرژی از ارتعاش القایی گردابه‌ای برای سیستم استوانه افقی دایره‌ای با لقی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری ،گروه مهندسی مکانیک ،واحد تهران غرب،دانشگاه آزاد اسلامی،تهران،ایران

2 استاد، عضو هیات علمی گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران وعضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک،

3 استاد،عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی ،تهران ،ایران

چکیده
تقاضای انرژی جهانی سالانه 8/ 1درصد بین سال های 2000 تا 2030 افزایش خواهد یافت. گاز دی اکسید کربن به طور متوسط تا1/2 درصد در سال افزایش می یابد کمبود انرژی و آلودگی هوا دو معضل بزرگ بشریت می باشد استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر با کمترین آلودکی محیط زیست از اهمیت بسزای برخوردار است وتوجه به کم بودن اثر آلودگی برداشت انرژی از باد اکثر محققان را به سمت تحقیق در مورد این نوع انرژی سوق داده است. انرژی باد یکی از منابع انرژی تجدید پذیر است نسل جدید توربین های بادی بدون پره برمبنای سازه انعطاف پذیر می باشد این مقاله مروری بر 67 تحقیق بنیادین در این حوزه جدید که در حال بررسی توسط محققین می‌باشد است .که اعتبار سنجی مقالات بر اساس انجام تست عملی و محاسبات FSI صورت گرفته است .مطالعات صورت گرفته عمدتا جهت بهینه کردن استفاده از انرژی تجدید پذیر توربین بدون پره و بررسی یک یا دو پارامتر می باشد در این مطالعه ضمن معرفی پارامتر جدید موثر در بهینه کردن برداشت انرژی در سیستم جرم فنر دمپر که شبیه سازی شده مدل توربین بادی بدون پره است تقریبا تمام پارامترهای موثر در برداشت انرژی در این توربین‌ها مورد بررسی قرار گرفته است ونیز برای افزایش ساعات بهره وری توربین بادی در سال، از یک سیستم تنظیم استفاده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  • - مراجع

    • Y. Villarreal, SL, V.B., VIV resonant wind generators. Vortex Bladeless SL, 2018
    • A.J.N. Nikolina, International Renewable Energy Agency (IRENA), 2016.
    • Y. Al-Hassan and D.R. Hill, Islamic technology; an illustrated history, 1986.
    • Raghavan, Energy Extraction from a Steady Flow Using Vortex-Induced Vibration, PhD Thesis, The University of Michigan, 2007.
    • Wanga, Sh. Gua, Ch. Zhanga, G. Hub, G. Chenb, K. Yangc, H. Lia, Y. Laid, G. Litake, D. Yurchenk, Hybrid wind energy scavenging by coupling vortex-induced vibrations and galloping, Energy Conversion and Management, Vol. 213, pp. 112835, 2020.
    • W. Bearman, Vortex Shedding from Oscillating Bluff Bodies, Annual Review of Fluid Mechanics, Vol. 16, pp. 195-222, 1984.
    • M. Zdravkovich, Modification of vortex shedding in the synchronization range, Journal of Fluids Engineering, Vol. 104, No. 4, pp. 513–517, 1982.
    • H. K. Williamson, A. Roshko, Vortex formation in the wake of an oscillating cylinder, Journal of Fluids and Structures, Vol. 2, No. 4, pp. 355–381, 1988.
    • S. Chen, S. Zhu, Y. Cai, An unsteady flow theory for vortex-induced vibration, Journal of Sound and Vibration, Vol. 184, No. 1, pp. 73–92, 1995.
    • Roundy, P.H. Wright, J.M. Rabaey, Energy Scavenging for Wireless Sensor networks with Special Focus on Vibrations. Kluwer, Norwell, MAs, 2004.
    • M. Griffin, S.E. Ramberg, Some recent studies of vortex shedding with application to marine tubulars and risers, ASME Journal of Energy Resources Technology, Vol. 104, pp. 2–13, 1982.
    • T. Klamo, A. Leonard, A. Roshko, The Effects of Damping on the Amplitude and Frequency Response of a Freely Vibrating Cylinder in Cross-Flow, Journal of Fluids and Structures, Vol. 22, No. (6-7), pp. 845-856, 2006.
    • Khalak, C.H.K. Williamson, Investigation of relative effects of mass and damping in vortex-induced vibration of a circular cylinder, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 69, pp. 341–350, 1997.
    • R. Gharib, Vortex-Induced Vibration, Absence of Lock-in and Fluid Force Deduction, Ph.D. dissertation, California Institute of Technology, 1999.
    • S. Hover, A.H. Techet, M.S. Triantafyllou, Forces on Oscillating Uniform and Tapered Cylinders in Crossflow, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 363, pp. 97-114, 1998.
    • C. Owen, P.W. Bearman, A.A. Szewczyk, Passive Control of VIV with Drag Reduction, Journal of Fluids and Structures, Vol. 15, No. 3-4, pp. 597-605, 2001.
    • Roshko, Experiments on the Flow Past a Circular Cylinder at Very High Reynolds Number, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 10, No. 3, pp. 345-356, 1961.
    • Vikestad, Multi-Frequency Response of a Cylinder Subjected to Vortex Shedding and Support Motions, PhD dissertation, NTNU, Norway, 1998.
    • Ding, S. Balasubramanian, R. Lokken, T. Yung, Lift and damping characteristics of bare and staked cylinders at riser scale Reynolds numbers, Offshore Technology Conference, No. 16341, 2004.
    • Raghavan, M.M. Bernitsas, Experimental investigation of Reynolds number effect on vortex induced vibration of rigid cylinder on elastic supports, Ocean Engineering, Vol. 38, No. 5, pp. 719-731, 2011.
    • H. Lee, M.M. Bernitsas, High-damping, high-Reynolds VIV tests for energy harnessing using the VIVACE converter, Ocean Engineering, 2011.
    • Khalak, C.H.K. Williamson, Investigation of relative effects of mass and damping in vortex-induced vibration of a circular cylinder, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 69, pp. 341–350, 1997.
    • Khalak, C.H.K. Williamson, Motions, forces and mode transitions in vortexinduced vibrations at low mass-damping, Journal of Fluids and Structures, Vol. 13, pp. 813–851, 1999
    • N. Govardhan, C.H.K. Williamson, Defining the 'modified Griffin plot' in vortex-induced vibration: revealing the effect of Reynolds number using controlled damping, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 561, pp. 147-180, 2006.
    • T. Klamo, A. Leonard, A. Roshko, On the maximum amplitude for a freely vibrating cylinder in cross-flow, Journal of Fluids and Structures, Vol. 21, pp. 429–434, 2005.
    • M. Griffin, S.E. Ramberg, Some recent studies of vortex shedding with application to marine tubulars and risers, ASME Journal of Energy Resources Technology, Vol. 104, pp. 2–13, 1982.
    • Sarpkaya, Fluid forces on oscillating cylinders, ASCE Journal of Waterway Port Coastal Ocean Division, Vol. 104, pp. 275–290, 1978.
    • Khalak, C.H.K. Williamson, Motions, forces and mode transitions in vortexinduced vibrations at low mass-damping, Journal of Fluids and Structures, Vol. 13, pp. 813–851, 1999.
    • M. Griffin, S.E. Ramberg, Some recent studies of vortex shedding with application to marine tubulars and risers, ASME Journal of Energy Resources Technology, Vol. 104, pp. 2–13, 1982.
    • N. Govardhan, C. H. K. Williamson, Defining the 'modified Griffin plot' in vortex-induced vibration: revealing the effect of Reynolds number using controlled damping, Journal of Fluid Mechanics Vol. 561, pp. 147-180, 2006.
    • Khalak, C. H. K. Williamson, Investigation of relative effects of mass and damping in vortex-induced vibration of a circular cylinder, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 69, pp. 341–350, 1997.
    • Khalak, C. H. K. Williamson, Motions, forces and mode transitions in vortex- induced vibrations at low mass-damping, Journal of Fluids and Structures, Vol. 13, pp. 813–851, 1999.
    • W. Bearman, Vortex Shedding from Oscillating Bluff Bodies, Annual Review of Fluid Mechanics, Vol. 16, pp 195-222, 1984
    • R. Gharib, Vortex-Induced Vibration, Absence of Lock-in and Fluid Force Deduction, PhD Thesis, California Institute of Technology, 1999.
    • Bao, C. Huang, D. Zhou, J. Tu, Z. Han, Two-degree-of-freedom flow-induced vibrations on isolated and tandem cylinders with varying natural frequency ratios, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 35, pp. 50-75, 2012.
    • W. Bearman, Vortex Shedding from Oscillating Bluff Bodies, Annual review of fluid mechanics. Vol. 16 , pp. 195-222, 1984.
    • T. Klamo, A. Leonard, A. Roshko, The Effects of Damping on the Amplitude and Frequency Response of a Freely Vibrating Cylinder in Cross-Flow, Journal of Fluids and Structures, Vol. 22, No. 6-7, pp. 845-856, 2006.
    • Raghavan, M. M. Bernitsas, Experimental investigation of Reynolds number effect on vortex induced vibration of rigid cylinder on elastic supports, Ocean Engineering, Vol. 38, No. 5, pp. 719-731, 2011.
    • S. Hover, A. H. Techet, M. S. Triantafyllou, Forces on Oscillating Uniform and Tapered Cylinders in Crossflow, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 363, pp. 97-114, 1998.
    • Wang, H. Tang, F. Duan, C. Simon, Control of wakes and vortex-induced vibrations of a single circular cylinder using synthetic jets, Journal of Fluids and Structures, Vol. 60, pp. 160-179, 2016.
    • Jiang, J. Lin, Z. Chen, Vibrations of cylindrical objects obstructing a Poiseuille-type flow, Physical Review E, Vol. 88, No. 2, pp. 023009, 2013.
    • Roundy, PH. Wright, JM.Rabaey, Energy Scavenging for Wireless SensorNetworks with Special Focus on Vibrations, Kluwer, Norwell, MAs, 2004

     

  • تاریخ دریافت 09 اردیبهشت 1402
  • تاریخ بازنگری 08 تیر 1403
  • تاریخ پذیرش 09 تیر 1403