Multidisciplinär modellering av vattenkolvsoscillationer i vågenergiomvandlare

Allt eftersom världens elektricitetsbehov ökar, ökar också efterfrågan på förnybar energi med låga till inga växthusgasutsläpp. En av dessa förnybara energikällor är havet som anses vara en av världens största och mest förutsägbara energikällor, där utvinningen av energi kan ske från vågor eller tidvattenströmmar, med noll växthusgasutsläpp under produktion.

Ett av företagen som arbetar med vågenergi är Waves4Power som har utvecklat vågenergibojen WaveEL. WaveEL består av en boj som är åtta meter i diameter med en lång vertikal cylinder som går igenom bojen. I cylindern finns en kolv som oscillerar i takt med vågorna och genererar elektricitet. Mellan kolven och cylinder väggen finns en spalt där vatten kan förflytta sig från ena sidan av kolven till den andra i takt med att kolven oscillerar, denna spalt kallas läckspalten.

Läckspaltens påverkan på flödesmotståndet är någonting som tidigare inte har studerats i andra vetenskapliga artiklar för likartade vågenergibojar eller inom andra branscher och är därför fokus för detta examensarbete. Läckspaltens påverkan på flödesmotståndet har studerats med hjälp av Computational Fluid Dynamics (CFD) i två olika modeller. I den första modellen är kolven låst i olika lägen och trycket vid botten av kolven varierar för att efterlikna vågrörelser. För den andra modellen tillåts kolven röra sig vertikalt i cylindern genom en bestämd kraft som efterlikna vågrörelserna. Resultatet från simuleringar kan ses i figurerna.