The present investigation is to study the plane wave propagation and reflection of plane waves in a homogeneous transversely isotropic magnetothermoelastic medium with two temperature and rotation in the context of GN Type-II and Type-III (1993) theory of thermoelasticity. It is found that, for two dimensional assumed model, there exist three types of coupled longitudinal waves, namely quasi-longitudinal wave (QL), quasi-transverse wave (QTS) and quasi-thermal waves (QT). The different characteristics of waves like phase velocity, attenuation coefficients, specific loss and penetration depth are computed numerically and depicted graphically. The phenomenon of reflection coefficients due to quasi-waves at a plane stress free with thermally insulated boundary is investigated. The ratios of the linear algebraic equations. These amplitude ratios are used further to calculate the shares of different scattered waves in the energy of incident wave. The modulus of the amplitude and energy ratios with the angle of incidence are computed for a particular numerical model. The conservation of energy at the free surface is verified. The effect of energy dissipation and two temperatures on the energy ratios are depicted graphically and discussed. Some special cases of interest are also discussed.
Due to the constantly varying sea-state with which any wave energy conversion device must contend in order to extract energy efficiently , the ability to control the device's position relative to the incident waves is critical in achieving the creation of a truly functional and economical wave energy device. In this paper, the authors will propose methodology based on the theory of a variable structure system to utilize a three dimensional source distribution as a model to estimate anticipated surge, sway and yaw of a wave energy conversion device relative to varying angles and characteristics of incident waves and there from derive a feedback to a sliding mode controller which would reposition the device so as to maximize its ability to extract energy from waves in constantly varying ocean conditions.
Abderrahmane Berkani;Mofareh Hassan Ghazwani;Karim Negadi;Lazreg Hadji;Ali Alnujaie;Hassan Ali Ghazwani
Ocean Systems Engineering
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v.14
no.1
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pp.17-52
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2024
In this paper, the authors explore the modeling and control of a point absorber wave energy converter, which is connected to the electric grid via a power converter that is based on a linear permanent magnet synchronous generator (LPMSG). The device utilizes a buoyant mechanism to convert the energy of ocean waves into electrical power, and the LPMSG-based power converter is utilized to change the variable frequency and voltage output from the wave energy converter to a fixed frequency and voltage suitable for the electric grid. The article concentrates on the creation of a predictive control system that regulates the speed, voltage, and current of the LPMSG, and the modeling of the system to simulate its behavior and optimize its design. The predictive model control is created to guarantee maximum energy output and stable grid connection, using Matlab Simulink to validate the proposed strategy, including control side generator and predictive current grid-side converter loops.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2004.05a
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pp.268-273
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2004
A study on experimental method of the model test for the impulse turbine is carried out. the wave simulator is used to reproduce the real wave condition. It controls two parameter correspond to wave height and wave frequency. The optimum design which is reported by T. Setoguchi is manufactured and tested for the validation of our test facilities. The comparison of model test show that our facilities produce little bit higher efficiency at maximum efficiency point. To increase the efficiency of turbine, the new rotor with negative tip clearance is designed and being tested.
The objective of this paper is to develop two numerical model for predicting the wave height with set-up/down near the surfzone on a arbitrary beach profile. Two wave models, regular wave model and random wave model, are based on the energy flux equation with the energy dissipation effects. The developed numerical models are verified by comparison of numerical results with analytical solutions that are derived under the simple conditions. The characteristics of parameters included in each model are then investigated and decided to the range of behaviour by the sensitivity analysis. For sensitivity analysis, we carried out total 46 laboratory tests. Finally, the developed numerical models are applied to the field where the wave height near the surfzone has been measured. From the applications of numerical models, it is concluded that the developed numerical models may accurately predict the wave height with the set-up/down near the surfzone on a arbitrary beach profile.
Interpretation of relevance between long-wave radiation and meteorological elements is recognized as an essential element for understanding the underlying mechanism of urban thermal environment formation. In this study, we analyzed relation between three elements : long-wave radiation, temperature, and lower-middle class cloudiness. The correlation was analyzed through field observations. The results are as follows. (1) Temperatures and long-wave radiation increased from January to March. This phenomenon has been confirmed in urban and suburban areas. (2) Long-wave radiations showed a tendency to increase clearly with increasing cloudiness.
Waves progressing into the coastal area can be amplified, swashed and overtopped by a wave overtopping control structure, and it converts the kinetic energy of the waves to the potential energy with a hydraulic head above the mean sea level by conserving the overflow in a reservoir. Then the potential energy in the form of hydraulic head can be converted to electric power utilizing extremely low-head hydraulic turbine. This study aims to find the most optimal shape of wave overtopping structure which maximizes overtopping volume rate of sea water. Laboratory experiments for the performance evaluation of wave overtopping control structures were carried out in three dimensional wave tank, and the three dimensional structure models with planar wave concentration shapes(B/b) were manufactured into five classes, which were optimized by cross sectional parameters of the structure, ie, length of ramp(l), gradient of inclined ramp($cot{\phi}$) and freeboard height of the wave overtopping structure($h_e$) proposed by Shin and Hong(2005). The wave overtopping discharges were investigated with 20 incident wave conditions and wave directions of $0^{\circ},\;15^{\circ},\;30^{\circ}$.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.31
no.3
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pp.170-179
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2019
In this study, the wave responses in a 'Y'shape water channel resonator for amplifying wave energy of a low density has been investigated. A water channel resonator is composed of the long channel and wave guider installed at the entrance. If the period of the incident waves coincides with the natural period of the fluid in a water channel resonator, resonance occurs and the internal fluid amplifies highly to a standing wave form. In order to analyze the wave response in a water channel resonator, we used the matched asymptotic expansion method and boundary element method. The both results were in good agreement with the results of the model test carried out in the two-dimensional wave tank of Jeju National University. Wave guider has an optimum length and installation angle according to the period of the incident wave, and especially effective in enhancing the amplification factor in a period range deviated from the resonance period. It is expected that the wave energy can be effectively extracted by placing the point absorber wave energy converter at the position of anti-node where the maximum wave height is formed by the internal fluid resonance.
Sung-Hwan An;Jong-Hyun Lee;Geun-Gon Kim;Dong-hoon Kang
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.29
no.7
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pp.992-1001
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2023
OWEC (Overtopping Wave Energy Converter) is a wave power generation system using the wave overtopping. The performance and safety of the OWEC are affected by wave characteristics, such as wave height, period. To mitigate this issue, optimal OWEC designs based on wave characteristics must be investigated. In this study, the environmental conditions along the Ulleungdo coast were used. The hydraulic efficiency of the OWEC was calculated using SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics) by comparing 4 models that changed the substructure. As a result, it was possible to change the substructure. Through design optimization, a new truss-type structure, which is a substructure capable of carrying the design load, was proposed. Through a case study using member diameter and thickness as design variables, structural safety was secured under allowable stress conditions. Considering wave load, the natural frequency of the proposed structure was compared with the wave period of the relevant sea area. Harmonic response analysis was performed using wave with a 1-year return period as the load. The proposed substructure had a reduced response magnitude at the same exciting force, and achieved weight reduction of more than 32%.
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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v.29
no.6
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pp.305-314
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2017
Ocean wave energy harvesting is still too expensive despite developing a variety of wave energy converter (WEC) devices. For the cost-effective wave energy harvesting, it can be an effective measure to use existing breakwaters or newly installed breakwaters for both wave control and energy harvesting purposes. In this study, we investigated the functionality of both breakwater and wave-power generator for the oscillating water column (OWC)-type wave energy converter (WEC) installed in a pneumatic floating breakwater, which was originally developed as a floating breakwater. In order to verify the performance of the breakwater as a WEC, the air flow velocity from air-chamber to WEC has to be evaluated properly. Therefore, air flow velocity, wave transformation and motion of floating structure was numerically implemented based on BEM from linear velocity potential theory without considering the compressibility of air within the chamber. Air pressure, meanwhile, was assumed to be fluctuated by the motions of structure and the water level change within air-chamber. The validity of the obtained values can be determined by comparing the previous results from the numerical analysis for different shapes. Based on numerical model results, wave transformation characteristics around OWC system mounted on the fixed and floating breakwaters, and motions of the structure with air flow velocities are investigated. In summary, all numerical results are almost identical to the previous research considering air compressibility. Therefore, it can be concluded that this analysis not considering air compressibility in the air chamber is more efficient and practical method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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