Vågenergi är en nära helt oanvänd förnybar energiresurs med enorm potential och många fördelar jämfört med andra förnybara energikällor. Men havsmiljön är hård och krafterna kan bli mycket stora vilket ställer höga krav på vågkraftverkets konstruktion. Detta har förhindrat ett kommersiellt genombrott för vågkraften. Waves4Power har utvecklat ett vågkraftverk, WaveEL, som består av en flytboj och en vertikal cylinder med vattenkolv. Vattenpelaren i cylindern oscillerar i takt med vågorna och driver vattenkolven. Ett hydraulsystem bromsar vattenkolvens rörelser och utvinner energi ur vågorna. Mellanrummet mellan vattenkolv och cylindervägg kallas läckspalt och varierar i storlek över kolvens slaglängd. Hur kraftverkan på kolven ser ut vid olika flöden i cylinder och läckspalt är mindre känt. Om läckspalten är för stor förlorar kraftverket i effektivitet medan kraftverkan på kolven minskar. Är läckspalten istället för liten medför detta att geometrisk orundhet kan leda till skador. Det är också möjligt att kavitation uppstår runt kolven vilket innebär påfrestningar för konstruktionen. Simulering av kraftverkan genomfördes i COMSOL Multiphysics för att kartlägga kraftverkan och finna ett samband mellan kraftverkan på vattenkolven och andra variabler samt undersöka kavitationsrisken. Ett linjärt, dimensionslöst samband mellan kraftverkan på vattenkolven och en funktion beroende av flödeshastighet, kolvradie, periodtid och läckspaltens storlek togs fram. De områden som under vissa givna förutsättningar kan utsättas för kaviterande ångblåsor har sammanställts och resultatet visar hög risk för kavitation då kolven befinner sig i övre bypass-sektionen. / Wave energy is a nearly unused renewable energy resource with great potential and many advantages compared to other renewable energy sources. But the marine environment is harsh and the forces in the waves can be very large, which is very demanding to the wave energy converters construction. To this date, these factors has prevented a commercial breakthrough for wave power. Waves4Power has developed a wave energy converter, WaveEL, consisting of a buoy and a vertical cylinder with a water piston. The water column in the cylinder oscillates with the waves and drives the water piston. A hydraulic system brakes the water pistons movements and extract energy from the waves. The spacing between the water piston and cylinder wall is called leakage channel and varies in size over the piston stroke. How the forces on the water piston vary with the flow rate in the cylinder and the leakage gap is less known. If the leakage gap is too big the wave energy converter loses efficiency while the forces on the piston decreases. If the leakage gap is to small, this means that the lack of geometric roundness can lead to damage. It is also possible that cavitation occurs around the piston which could damage the construction. Simulation of the forces acting on the water piston was done in COMSOL Multiphysics. The objective was to map the forces acting on the water piston and ultimately to find a connection between the forces on the water piston and other variables. Lastly, the risk of cavitation was examined. A linear, dimensionless correlation between the forces on the water piston and a function dependent on flow rate, the piston radius, the wave period and the size of the leakage gap was developed. The areas that under certain given conditions can be exposed to cavitation have been compiled and the results show a high risk of cavitation when the piston is in the upper bypass section of the stroke.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kau-36405 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Milesson, Joel |
| Publisher | Karlstads universitet, Institutionen för ingenjörsvetenskap och fysik, Karlstad Universiy |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0163 seconds