Presentazione standard di PowerPoint - GNRAC · 2017-02-09 · Pelamis Oyster Wave dragon WAVE...

33
GNRAC Gruppo Nazionale per la Ricerca sull'Ambiente Costiero Sessione sullo sfruttamento delle energie rinnovabili marine Ferrara, 23/9/2016 Fattibilità di estrazione di energia da onda e dimensionamento di un convertitore point absorber nel Mar Mediterraneo Renata Archetti Adrià Moreno Miquel Alessandro Antonini DICAM, Università di Bologna Giuseppe Passoni Giambattista Gruosso Silvia Bozzi DEIB; Politecnico di Milano

Transcript of Presentazione standard di PowerPoint - GNRAC · 2017-02-09 · Pelamis Oyster Wave dragon WAVE...

GNRAC Gruppo Nazionale per la Ricerca sull'Ambiente CostieroSessione sullo sfruttamento delle energie rinnovabili marine

Ferrara, 23/9/2016

Fattibilità di estrazione di energia da onda e dimensionamento di un convertitore point absorber nel Mar Mediterraneo

Renata Archetti

Adrià Moreno Miquel

Alessandro Antonini

DICAM, Università di Bologna

Giuseppe Passoni

Giambattista Gruosso

Silvia Bozzi

DEIB; Politecnico di Milano

Wave energy potential off the Italian coasts:

Sea of Sardinia12 kW/m

Strait of Sicily7 kW/m

Wave energy potential

of the Mediterranean

basin

30 GW

WAVE ENERGY IN ITALY: THE RESOURCE

Liberti et al., 2013

PELAMIS AQUABUOY WAVE DRAGON

WAVEBOB

SEABASEDCETO

OYSTER

WAVESTAR

Dunnett and Wallace, 2009

Babarit et al., 2012

Babarit et al., 2012 Bozzi et al., 2013

Producer Dunnett and Wallace, 2009

Babarit et al., 2012

Silva et al., 2013

Alghero

Mazara del Vallo

Bozzi et al., 2013

WAVE ENERGY IN ITALY: A FEASIBILITY STUDY

PTOPelamis

WavebobWavestar

Hydraulic motor

AquaBuOYWave dragon

OysterCETO

Hydraulic turbine

Seabased

Linear generator

Location Offshore Nearshore

AquaBuOYPelamis

Wave dragonWavebobSeabased

OysterCETO

Wavestar

Working principle

Heave Pitch

Overtopping

AquaBuOYPelamis

WavebobSeabased

CETOWavestar

Oyster

Wave dragon

Size

Point absorber

Attenuator

Terminator

AquaBuOYWavebobSeabased

CETOWavestar

Pelamis

OysterWave dragon

WAVE ENERGY IN ITALY: A FEASIBILITY STUDY

Bozzi S, Archetti R, Passoni G. Wave electricity production in Italian offshore: A preliminary investigation. Renewable Energy 2014 (62), 407 – 416

Alghero Mazara

AquaBuOY Pelamis Wave Dragon AquaBuOY Pelamis Wave Dragon

Rated power[kW] 250 750 7000 250 750 7000

Mean power [kW] 22 71 616 9 32 270

Annual energy production[MWh] 192 619 5400 81 278 2362

Capacity factor [%] 8.7% 9.4% 8.8% 3.7% 4.2% 3.9%

Mazara

Alghero

Pelamis

Wave Dragon

AquaBuOY

WAVE ENERGY IN ITALY: A FEASIBILITY STUDY

Oyster

Pelamis

Wavedragon

Wavebob

Aquabuoy

Seabased

Wavestar

CETO0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Capacityfactor

Scale

Mazara del Vallo

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Capacityfactor

Scale

Alghero

16%

20%17% 17% 16%

33%

7%

12%

18%

22%19% 18%

16%

34%

8%

13%

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

AquaBuOY Pelamis Wave dragon Wavebob Seabased Oyster CETO Wavestar

Capacityfactor Alghero

Mazara del Vallo

WAVE ENERGY IN ITALY: A FEASIBILITY STUDY

• Linear wave theory• Regular waves• 1D approximation• Heave motion

ASSUMPTIONS

NUMERICAL MODEL

HYDRODYNAMIC FORCES

MECHANICAL FORCE

𝑚 ∙ ሷ𝑧 = 𝐹𝑒𝑥𝑐 𝑡 + 𝐹𝑟𝑎𝑑 𝑡, ሶ𝑧, ሷ𝑧 + 𝐹𝐻 𝑡, 𝑧 + 𝐹𝑑𝑟𝑎𝑔 𝑡, ሶ𝑧 + 𝐹𝐺𝐸𝑁(𝑡, 𝑧, ሶ𝑧, 𝑖) + 𝐹𝑠𝑝𝑟𝑖𝑛𝑔(𝑡, 𝑧)Equationof motion

Electromagnetic model𝑒𝑚𝑓𝑝ℎ(𝑡, 𝑧, ሶ𝑧) = 𝑅𝑡 ∙ 𝑖𝑝ℎ(𝑡, 𝑧, ሶ𝑧) + 𝐿 ∙𝑑𝑖𝑝ℎ𝑑𝑡

ELECTROMAGNETIC FORCE

SINGLE-BODY HEAVING POINT ABSORBER

Bozzi S., Miquel A.M., Antonini A., Passoni G., Archetti R. Modeling of a point absorber for energy conversion in Italian seas. Energies 2013 (6)

WindingsSlider

Stator

Sviluppo del modello accoppiato idrodinamico ed elettromagnetico

Confronto modello 1DoF e 2DoF: effetto del surge

Ottimizzazione della coppiaboa-generatore per i mari italiani

Incremento efficienza: aggiunta di un corpo supplementare risonante

Interazione idrodinamica tra dispositivi: simulazione di un array

Equazione del moto

Equazione elettromagnetica

WAVE ENERGY IN ITALY: A FEASIBILITY STUDY

Electricity production

Capacity factor

Efficiency

RESULTS:

displacements,

electric power

588 589 590 591 592 593 594-1

-0.5

0

0.5

1

time [s]

Buoy z[m

], v[m

/s], w

ave[m

]

Buoy position (r) and sea level (b) over time for wave height H= 1.2374 and period T= 5.94

z

u

eta

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

1

2

3

4

5

6

7

8

t/T [-]

P(t) [kW

]

GENERATED POWER for H=1.24 [m] and T=5.94 [s]

A

B

C

Ptot

Pm

Occurrences

Power

matrix

Hydrodynamic

coefficients

(BEM solver)Radiation stress

Excitation force

WavesHydro-mechanic

model

Electromagnetic

model

WAVE ENERGY CONVERSION MODELLING

Generator

parameters

(FEM solver)

Magnet’s flux linkage

Inductances

Occurrences [%] Energy [MWh/m]

0.25 𝑚 ≤ 𝐻𝑠 ≤ 5 𝑚

2 𝑠 ≤ 𝑇𝑝 ≤ 12 𝑠

Simulated sea states

Wave climate characterization

National wave metric network

8 Italian locations

APPLICATION TO ITALIAN SEAS

D = 3 mD = 2 m D = 4 m D = 5 m D = 6 m

4 kW 6 kW 8 kW 10 kW 12 kW

Antonini A., Miquel A.M., Archetti R., Bozzi S., Passoni G. Preliminary design of a point absorber with linear generator designed for energy production off the Italian coasts. EWTECH 2013Scarpa F. Wave energy in Italian seas: Hydro-Electric modeling of a point absorber with a directly driven tubular linear generator. M.Sc. Thesis 2013

2. Scelta dei parametri geometrici del cilindro

1. Scelta della forma ottimale del galleggiante

Analisi di sensitività della potenza prodotta ai parametri geometrici del cilindro (diametro, altezza, affondamento)

3. Simulazione di boe cilindriche di diverso diametro con lo stesso affondamento

4. Simulazione di generatori di diversa potenza nominale, con la stessa unità elementare

APPLICATION TO ITALIAN SEAS

12

14

16

18

20

22

24

26

3 4 5 6 7

CF

[%

]

Buoy diameter [m]

𝐴𝐸𝑂 =

ℎ𝑘

𝑀𝑃ℎ𝑘𝐻𝑜𝑢𝑟ℎ𝑘 [𝑀𝑊ℎ]

𝐶𝐹 =Τ𝐴𝐸𝑂 8760

𝑁𝑃[%]

𝐶𝑊𝑅 =Τ𝐴𝐸𝑂 8760

𝐽 𝐷[%]

Target parameters ANNUAL ENERGY OUTPUT (AEO) - Mazara

CAPACITY FACTOR (CF) - MazaraEFFICIENCY (CWR) - Mazara

LG 6 kW

LG 10 kW

LG 15 kW

10

12

14

16

18

20

22

24

26

3 4 5 6 7

AE

O [

MW

h]

Buoy diameter [m]

LG 6 kW

LG 10 kW

LG 15 kW

2

4

6

8

10

12

14

3 4 5 6 7

CW

R [

%]

Buoy diameter [m]

LG 6 kW

LG 10 kW

LG 15 kW

APPLICATION TO ITALIAN SEAS

Periodo propriodel dispositivo

𝜔 0 =

𝜌𝑔𝜋𝐷2

4 + 𝐾

𝑚+𝑚𝑎

𝑇0 ≅ 2.5𝑠

Occorrenze [%]

Alghero Mazara del Vallo

CORPO SUPPLEMENTARE RISONANTENEUTROSFERICO

A PROFONDITA ELEVATA

𝜔 0 =

𝜌𝑔𝜋𝐷2

4 + 𝐾

𝑚 +𝑚𝑎

0%

20%

40%

60%

80%

Alghero Mazara delVallo

Ponza La Spezia

0%

10%

20%

30%

40%

Alghero Mazara delVallo

Ponza La Spezia

APPLICATION TO ITALIAN SEAS

Miquel A.M., Antonini A., Archetti R., Bozzi S., Passoni G. Assessment of the surge effects in a heaving point absorber in the Mediterranean Sea. OMAE 2014.

Abbrivio (surge)

Sussulto (heave)

SURGE EFFECTS

WAVE FARM MODEL

Assumptions:

Linear wave theory

Regular waves

Heave motion

Power take-off system:

Permanent magnet linear

electric generator

(10 kW)

𝑒𝑚𝑓𝐴 (𝑡, 𝑧, ሶ𝑧) = 𝑅𝑡𝑖𝐴 𝑡, 𝑧, ሶ𝑧 + 𝐿𝑎𝑎𝑑𝑖𝐴

𝑑𝑡+ 𝐿𝑎𝑏

𝑑𝑖𝐵

𝑑𝑡+ 𝐿𝑎𝑐

𝑑𝑖𝐶

𝑑𝑡

𝑒𝑚𝑓𝐵 (𝑡, 𝑧, ሶ𝑧) = 𝑅𝑡𝑖𝐵 𝑡, 𝑧, ሶ𝑧 + 𝐿𝑏𝑎𝑑𝑖𝐴

𝑑𝑡+ 𝐿𝑏𝑏

𝑑𝑖𝐵

𝑑𝑡+ 𝐿𝑏𝑐

𝑑𝑖𝐶

𝑑𝑡

𝑒𝑚𝑓𝐶 (𝑡, 𝑧, ሶ𝑧) = 𝑅𝑡𝑖𝐶 𝑡, 𝑧, ሶ𝑧 + 𝐿𝑐𝑎𝑑𝑖𝐴

𝑑𝑡+ 𝐿𝑐𝑏

𝑑𝑖𝐵

𝑑𝑡+ 𝐿𝑐𝑐

𝑑𝑖𝐶

𝑑𝑡

𝑀1 ∙ ሷ𝑧1= 𝐹𝑒𝑥𝑐1(𝑡) + 𝐹𝑑𝑟𝑎𝑔1(𝑡, ሶ𝑧1, ሶ𝜂1) + 𝐹𝑟𝑎𝑑11(𝑡, ሶ𝑧1, ሷ𝑧1) + 𝐹𝑟𝑎𝑑21(𝑡, ሶ𝑧2, ሷ𝑧2) + 𝐹𝑟𝑎𝑑31(𝑡, ሶ𝑧3, ሷ𝑧3)

+ 𝐹𝑟𝑎𝑑41(𝑡, ሶ𝑧4, ሷ𝑧4) + 𝐹𝑓𝑙𝑜𝑎𝑡1(𝑡, 𝑧1) + 𝐹𝑠𝑝𝑟𝑖𝑛𝑔1(𝑡, 𝑧1) + 𝑭𝒈𝒆𝒏𝟏(𝒕, 𝒛𝟏, ሶ𝒛𝟏, 𝒊)

1 432

COUPLING

𝑀1 0 0 00 𝑀2 0 00 0 𝑀3 00 0 0 𝑀4

ሷ𝑧1ሷ𝑧2ሷ𝑧3ሷ𝑧4

=

𝐹𝑡1𝐹𝑡2𝐹𝑡3𝐹𝑡4

𝐹𝑔𝑒𝑛 =

𝐴,𝐵,𝐶

𝑒𝑚𝑓 ∙ 𝑖

𝜂 ሶ𝑧

Equation

of

motion

Electromagnetic model

WAVE FARM DESIGN IN THE ITALIAN OFFSHORE

8%

3%

2%

2%

11%

15%

20%

39%

0%

10%

20%

30%

40%0°

45°

90°

135°

180°

225°

270°

315°

Alghero

3%2%

3%

20%12%

8%

39%

13%

0%

10%

20%

30%

40%0°

45°

90°

135°

180°

225°

270°

315°

Mazara del Vallo

3%

4%

12%

10%12%

18%

32%

9%

0%

10%

20%

30%

40%0°

45°

90°

135°

180°

225°

270°

315°

Which are the best wave farm designs (geometric layout, WEC distance

and geographical orientation) for the Italian seas?

Ponza

7%

4%

3%

7%

16%

41%

15%

6%

0%

10%

20%

30%

40%

50%0°

45°

90°

135°

180°

225°

270°

315°

La Spezia

WEC distances

5 D

10 D

20 D

30 D

Linear layout Square layout

WAVE FARM DESIGN IN THE ITALIAN OFFSHORE: RESULTS

69

70

71

72

73

5 10 15 20 25 30

d/D [-]65

66

67

68

69

70

5 10 15 20 25 30

d/D [-]

51

52

53

54

55

56

57

5 10 15 20 25 30

d/D [-]40

41

42

43

44

45

5 10 15 20 25 30

d/D [-]

Alghero Mazara del Vallo

Ponza La Spezia

AEO[MWh] AEO [MWh]

AEO [MWh] AEO [MWh]

68

69

70

71

72

73

5 10 15 20 25 30

d/D [-]65

66

67

68

69

5 10 15 20 25 30

d/D [-]

52

53

54

55

56

5 10 15 20 25 30

d/D [-]40

41

42

43

44

5 10 15 20 25 30

d/D [-]

Alghero Mazara del Vallo

Ponza La Spezia

ALGHERO MAZARA del VALLO

PONZA LA SPEZIA

d = 10 D d = 20 D

d = 20 D d = 5 D

d = 20 D d = 20 D

d = 20 D

+ 1.5 %

d = 20 D

+ 1.3 % + 2.6 % + 0.9 %

+ 2.5 % + 0.5 % + 2.4 % + 1.1 %

WAVE FARM DESIGN IN THE ITALIAN OFFSHORE: RESULTS

SPEEDAM 2016Analysis of interaction of point absorbers ‘arrays for sea wave electrical energy generation in Italian seas

IECON 2016Spatial interactions among oscillating wave energy converters: electricity production and power quality issues

IDRA 2016Design of point absorber arrays in the Italian offshore

ICIT 2015Sea wave generation: generator arrays combined with VOC converter for efficient energy conversion in Italian seas

ENEA 2014Designing a point-absorber wave energy converter for the Mediterranean Sea

Renewable energy 2014Wave electricity production in Italian offshore: a preliminary investigation

OMAE 2014Assessment of the surge effects in a heaving point absorber in the Mediterranean Sea

SPEEDAM 2014Dynamic model, parameter extraction, and analysis of two topologies of a tubular linear generator for sea wave energy production

IDRA 2014Studio delle interazioni tra convertitori di energia da onda: indicazioni preliminari per la dislocazione di parchi nei mari italiani

AIOM 2013Tecnologie esistenti per la conversione di energia nei mari italiani: uno studio di fattibilità

Energies 2013Modeling of a point absorber for energy conversion in Italian seas

EWTEC 2013Hydrodynamic modelling of a linear generator point absorber specifically designed for energy production off the Italian coasts

ICCEP 2013Wave energy production in Italian offshore: preliminar design of a point absorber with linear generator

OWEMES 2012Wave energy exploitation in Italian seas: a feasibility study

IDRA 2012Electricity generation from wave power in the Tyrrhenian Sea

OMAE 2011Feasibility study of a wave energy farm in the Mediterranean sea: comparison among different technologies

PUBLICATIONS

Renata Archetti

Adrià Moreno Miquel

DICAM

Università di Bologna

Giuseppe Passoni

Giambattista Gruosso

Silvia Bozzi

Francesca Scarpa

Federica Bizzozero

DEIB

Politecnico di Milano

Thank you

Marianna Giassi

Uppsala University

Alessandro Antonini

School of Marine Science and Engineering

Il dispositivo , opportunamente dimensionato fornisce prestazioni comparabili a quelle dei prototipi attualmente disponibili

Acquisizione know how e disponibilità di strumenti modellistici per lo studio preliminare/di fattibilità di nuovi dispositivi puntuali

Energia dal mareLe nuove tecnologie per i mari italiani

ENEA, 1-2 luglio 2014

1

2

Electromagnetic model

Assumptions:

𝑒𝑚𝑓𝐴(𝑡, 𝑧, ሶ𝑧) = 𝑅𝑡𝑖𝐴 (𝑡, 𝑧, ሶ𝑧) + 𝐿𝐴𝐴𝑑𝑖𝐴

𝑑𝑡+ 𝐿𝐴𝐵

𝑑𝑖𝐵

𝑑𝑡+ 𝐿𝐴𝐶

𝑑𝑖𝐶

𝑑𝑡

𝑒𝑚𝑓𝐵(𝑡, 𝑧, ሶ𝑧) = 𝑅𝑡𝑖𝐵 (𝑡, 𝑧, ሶ𝑧) + 𝐿𝐵𝐴𝑑𝑖𝐴

𝑑𝑡+ 𝐿𝐵𝐵

𝑑𝑖𝐵

𝑑𝑡+ 𝐿𝐵𝐶

𝑑𝑖𝐶

𝑑𝑡

𝑒𝑚𝑓𝐶(𝑡, 𝑧, ሶ𝑧) = 𝑅𝑡𝑖𝐶 (𝑡, 𝑧, ሶ𝑧) + 𝐿𝐶𝐴𝑑𝑖𝐴

𝑑𝑡+ 𝐿𝐶𝐵

𝑑𝑖𝐵

𝑑𝑡+ 𝐿𝐶𝐶

𝑑𝑖𝐶

𝑑𝑡

Coupling

𝑀1 ሷ𝑧1 = 𝐹𝑒𝑥𝑐1(𝑡) + 𝐹𝑟𝑎𝑑11(𝑡, ሶ𝑧1, ሷ𝑧1) + 𝐹𝑟𝑎𝑑12(𝑡, ሶ𝑧2, ሷ𝑧2) +

+𝐹𝑑𝑟𝑎𝑔1(𝑡, ሶ𝑧1, ሶ𝜂) + 𝐹𝐻1(𝑡, 𝑧1) + 𝐹𝑔𝑒𝑛1(𝑡, 𝑧, ሶ𝑧, 𝑖)

𝑀2 ሷ𝑧2 = 𝐹𝑒𝑥𝑐2(𝑡) + 𝐹𝑟𝑎𝑑21(𝑡, ሶ𝑧1, ሷ𝑧1) + 𝐹𝑟𝑎𝑑22(𝑡, ሶ𝑧2, ሷ𝑧2) +

+𝐹𝑑𝑟𝑎𝑔2(𝑡, ሶ𝑧2, ሶ𝜂) + 𝐹𝐻2(𝑡, 𝑧2) + 𝐹𝑚𝑜𝑜𝑟2(𝑡, 𝑧2) + 𝐹𝑔𝑒𝑛2(𝑡, 𝑧, ሶ𝑧, 𝑖)

𝑭𝒈𝒆𝒏 =

𝑨,𝑩,𝑪

𝒆𝒎𝒇 ∙ 𝒊

ሶ𝒛

• Regular waves • Heave motion

DUAL-BODY HEAVING POINT ABSORBER

Equation of motion

• Linear wave theory

Distribuzione energia media annua

Alghero Mazara del Vallo

Ponza La Spezia

Dispositivo

Courtesy of Seabased®Courtesy of Seabased®

MODELLO IDRODINAMICO – FORZE ATTIVE

31

CARICHI DOVUTI ALL’ ONDA INCIDENTE

(Ipotesi di linearità)

PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE EFFETTI

FORZA DI ECCITAZIONE

FORZA DI RADIAZIONE

FORZA DI GALLEGGIAMENTO

FORZA DI INERZIA

𝐹𝑀𝑎𝑑𝑑(𝜔, 𝑡) = −𝑀𝑎𝑑𝑑(𝜔) ∙ ሷ𝑧(𝑡)

𝐹𝑒𝑥𝑐(𝜔, 𝑡) =𝐻

2∙ 𝐶𝑒𝑥𝑐.𝑚𝑜𝑑 ∙ cos(𝜔𝑡 + 𝐶𝑒𝑥𝑐.𝑝ℎ)

𝐹𝑟𝑎𝑑(𝜔, 𝑡) = −𝐶𝑟𝑎𝑑(𝑤) ∙ ሶ𝑧(𝑡)

𝐹𝑖𝑑𝑟𝑜𝑠 𝑧 = 𝜌𝑔 ∙ 𝑆 ∙ 𝑧

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Mad

d [k

g]

w [rad/s]

Added mass

Madd

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Cra

d [N

s/m

]

w [rad/s]

Radiation coefficient

Crad

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

F exc

[N/m

] x

10

00

0

w [rad/s]

Excitation coefficient

Cexc

-1.6

-1.4

-1.2

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

φex

c [r

ad]

w [rad/s]

Excitation phasePhexc

COEFFICIENTI IDRODINAMICI

MODELLO ELETTROMAGNETICO – FORZE REATTIVE

POLITECNICO DI MILANO

IPOTESI:Unità elementari in serie;Flusso magnetico concentrato nei denti (vincoli);Andamento sinusoidale del flusso concatenato (F1);Forze di bordo sono trascurate;Correnti parassite ed effetto Joule trascurati;Il generatore è studiato nel suo equivalente circuitale;

1. FLUSSO MAGNETICO CONCATENATO:

2. FORZA ELETTROMOTRICE INDOTTA:

4. POTENZA GENERATA:

6. POTENZA MECCANICA:

7. FORZA DI SMORZAMENTO:

3. CORRENTE ISTANTANEA

8. FATTORE DI SMORZAMENTO:

MODELLO ELETTROMECCANICO

Fasi A, B, C

Unità elementare – Pole widthCircuito elementareModello elettromeccanico

MOLLA SMORZATORE

RISULTATI – DINAMICA DELLA BOA

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Mad

d [k

g]w [rad/s]

Added mass:"diameter effect"

D=2

D=3

D=3.5

D=4

D=4.5

D=5

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

F exc

[N/m

]x

10

00

0

w [rad/s]

Excitation coefficient:"diameter effect"

D=2

D=3

D=3.5

D=4

D=4.5

D=5

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Cra

d [N

s/m

]

w [rad/s]

Radiation coefficient:"diameter effect"

D=2

D=3

D=3.5

D=4

D=5

D=4.5

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

φex

c [r

ad]

w [rad/s]

Excitation phase:"diameter effect"

D=2

D=3

D=3.5

D=4

D=4.5

D=5

Analisi di sensitività dei coefficienti idrodinamici del galleggiante al variare di:

AFFONDAMENTO

DIAMETRO

Programma commerciale: problema di moto a potenziale ad elementi di contorno (spettrale) i carichi dell’onda

BOA CILINDRICA

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Mad

d [k

g]w [rad/s]

Added mass:"draft effect"

Zd=0.2

Zd=0.3

Zd=0.4

Zd=0.6

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Cra

d [N

s/m

]

w [rad/s]

Radiation coefficient:"draft effect"

Zd=0.2

Zd=0.3

Zd=0.4

Zd=0.6

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

F exc

[N/m

]x

10

00

0

w [rad/s]

Excitation coefficient:"draft effect"

Zd=0.2

Zd=0.3

Zd=0.4

Zd=0.6

-1.6

-1.4

-1.2

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

φex

c [r

ad]

w [rad/s]

Excitation phase:"draft effect"

Zd=0.2

Zd=0.3

Zd=0.4

Zd=0.6

RISULTATI – DINAMICA DELLA BOA

POLITECNICO DI MILANO

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Mad

d [k

g]w [rad/s]

Added mass:"diameter effect"

D=2

D=3

D=3.5

D=4

D=4.5

D=5

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

F exc

[N/m

]x

10

00

0

w [rad/s]

Excitation coefficient:"diameter effect"

D=2

D=3

D=3.5

D=4

D=4.5

D=5

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Cra

d [N

s/m

]

w [rad/s]

Radiation coefficient:"diameter effect"

D=2

D=3

D=3.5

D=4

D=5

D=4.5

-3.0

-2.5

-2.0

-1.5

-1.0

-0.5

0.0

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

φex

c [r

ad]

w [rad/s]

Excitation phase:"diameter effect"

D=2

D=3

D=3.5

D=4

D=4.5

D=5

Analisi di sensitività dei coefficienti idrodinamici del galleggiante al variare di:

AFFONDAMENTO

DIAMETRO

Programma commerciale: problema di moto a potenziale ad elementi di contorno (spettrale) i carichi dell’onda

BOA CILINDRICA

RISULTATI – MODELLO ACCOPPIATO- al variare di LG

POLITECNICO DI MILANO

TP [s]

HS [

m]

B3c+LG6: POWER MATRIX [kW]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0

2

4

6

8

10

TP [s]

HS [

m]

B3c+Lg10: POWER MATRIX [kW]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0

2

4

6

8

10

TP [s]

HS [

m]

B3c+LG20: POWER MATRIX [kW]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0

2

4

6

8

10

TP [s]

HS [

m]

B3c+LG6: CAPTURE WIDTH MATRIX [%]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0

5

10

15

20

25

TP [s]

HS [

m]

B3c+LG10: CAPTURE WIDTH MATRIX [%]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0

5

10

15

20

25

TP [s]

HS [

m]

B3c+LG20: CAPTURE WIDTH MATRIX [%]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0

5

10

15

20

25

TP [s]

HS [

m]

B3c+LG6: DAMPING [kN s/m]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

15

15.5

16

TP [s]

HS [

m]

B3c+LG6: MEAN VELOCITY [m/s]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0.2

0.4

0.6

0.8

1

TP [s]

HS [

m]

B3c+LG10: DAMPING [kN s/m]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

26

26.5

27

27.5

28

TP [s]

HS [

m]

B3c+LG20: MEAN VELOCITY [m/s]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

TP [s]

HS [

m]

B3c+LG20: DAMPING [kN s/m]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

53

53.5

54

54.5

TP [s]

HS [

m]

B3c+LG20: MEAN VELOCITY [m/s]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

LG6 LG10 LG20

POTENZA MEDIA[kW]

ENERGIA CATTURATA[%]

FATTORE DISMORZAMENTO[kN s/m]

RISULTATI – MODELLO ACCOPPIATO- al variare di D

B2+LG10 B3+LG10 B5+LG10

POTENZA MEDIA[kW]

ENERGIA CATTURATA[%]

FATTORE DISMORZAMENTO[kN s/m]

TP [s]

HS [

m]

LG10+B2: POWER MATRIX [kW]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0

2

4

6

8

10

TP [s]

HS [

m]

LG10+B3: POWER MATRIX [kW]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0

2

4

6

8

10

TP [s]

HS [

m]

LG10+B2: CAPTURE WIDTH [%]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0

5

10

15

20

25

TP [s]

HS [

m]

LG10+B3: CAPTURE WIDTH [%]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0

5

10

15

20

25

TP [s]

HS [

m]

Lg10+B5: POWER MATRIX [kW]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0

2

4

6

8

10

TP [s]

HS [

m]

LG10+B5: CAPTURE WIDTH [%]

4 6 8 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0

5

10

15

20

25