Page 135 - Kỷ yếu hội thảo khoa học quốc tế - Ứng dụng công nghệ mới trong công trình xanh , lần thứ 8

118 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

trong tài liệu [5], [6]. Từ đó, các thông số đã tính toán theo phương z và phương x. Động lực học của phao
của một điều kiện sóng cho trước, một chương trình nổi có được tính toán phương trình (1):
mô phỏng được thực hiện trên Matlab/Simulink [7] để
khảo sát hoạt động của thiết bị. Cuối cùng, thiết bị M b z = F + h F pto (1)
được thiết kế, chế tạo và thử nghiệm trên hồ tạo sóng Trong đó, M là khối lượng của phao, z là chuyển
để đánh giá hoạt động của mô hình. Kết quả cho thấy b
mô hình hoạt động tương đối phù hợp với thực vị của phao, F là tổng các lực thủy động tác dụng
h
nghiệm đo được. lên phao, F pto là lực của hệ thống PTO.
II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG Tổng các lực thủy động tác dụng lên phao được
2.1. Tính toán thiết kế thiết và phân tích động lực học tính theo phương trình sau:
Như minh họa trong Hình 1, cấu hình thiết bị bao (2)
gồm ba thành phần chính: phao bán cầu, hộp số F h F 1 h sin = F h 3 cos ,  +
chuyển đổi và mạch thủy lực. F = F + F + F + P , (3)
Dưới sự tương tác giữa phao và sóng biển, phao sẽ 1 h 1 e 1 r 1 v 1
chuyển động dưới sự tác động các lực thủy động. Sau F = F + F + F + F . (4)
3 e
v
3
3 r
đó, chuyển động của phao được truyền đến dẫn động h 3 b
mạch thuỷ lực thông qua hộp số chuyển đổi [8]. Bơm Trong đó, F là lực tác động theo phương ngang
1 h
thuỷ lực cung cấp năng lượng vào mạch và tích áp còn F là lực tác động theo phương dọc,  là góc
vào bình để ổn định lưu lượng đầu ra. Năng lượng lưu h 3
chất sẽ dẫn động mô tơ thuỷ lực làm quay máy phát nghiêng làm việc giữa trục chính truyền động và
điện. Nhờ vào cơ chế tích trữ năng lượng khi quay phương thẳng đứng. Các lực kích thích Fe được tính
của bánh đà nên máy phát điện có thể phát ra dòng bằng các phương trình sau:
điện ổn định khi các dạng sóng tác động vào phao
( ) =
( ) sin( t+ ),
không đều. F  f  A   (5)
1 e
1
1
Thiết bị được khảo sát ở vị trí thẳng đứng và F  f  A  ), (6)
( ) sin( t+
( ) =
nghiêng theo chiều sóng để thu hồi cả theo hai phương 3 e 3 3
đứng và ngang. Hình 2 mô tả mặt bên của hệ thống ở Trong đó, f là hệ số lực kích thích được tính
hai vị trí thẳng đứng và nghiêng theo hướng sóng. k
bằng phần mềm ANSYS AQWA, A là biên độ sóng
và  là độ lệch pha giữa sóng tới và lực tác động.
Tích áp k
Q C Q AH F Lực bức xạ thường được chia thành hai thành
Q P r Q Q m phần: lực quán tính bổ sung do khối lượng nước di
Hộp số chuyển đổi P n G n Bánh đà Máy phát chuyển cùng với phao nổi và lực giảm bức xạ do sóng
điện
gây ra bởi các dao động của phao nổi.
( ) = −

F  (M ( )z + R  z (7)
( ) )sin , 
Filter
1 r 1 r 1 1 r 1
F  (M ( )z + R  z

( ) = −
( ) )cos ,  (8)
3 r 3 r 3 3 r 3
Hình 1. Hệ thống WEC Trong đó, M và M 3 r lần lượt là khối lượng tăng
1 r
thêm theo phương x và phương z, hai giá trị này cũng
có thể tính toán bằng phần mềm ANSYS AQWA
cùng với giá trị Rr là hệ số giảm bức xạ.
Lực nhớt giảm chấn có thể tính bằng phương
trình sau:
F h
1
(z −
F = −  C A 1 1  1 ) z −  1 , (10)
1
d
1
1 v
β 2
Mặt bên vị trí thẳng đứng Mặt bên vị trí góc nghiêng β 1
Hình 2. Mặt bên của trục dẫn hướng F = − 2  C A 3 (z −  3 ) z −  3 , (11)
3
3
3 v
d
3
Dựa vào sơ đồ nguyên lý, phân tích lực trong Trong đó, Cd là hệ số cản nhớt chủ yếu là kết quả
Hình 1 và các cơ sở lý thuyết trong tài liệu [9], từ thực nghiệm, Ak là diện tích mặt nước của phao và
chuyển động của phao nổi được mô phỏng trong miền  là vận tốc của mặt nước tự do.
tần số bằng phương trình tích phân (BIEM). Hệ thống k
chủ yếu hoạt động trong chuyển động theo phương z, Lực phục hồi thủy tĩnh dựa vào nguyên lý
nhưng mô hình sẽ được thể hiện ở cả chuyển động Archimedes được tính theo công thức sau:
ISBN: 978-604-80-9122-4