Simulering av hydrodynamisk kraftverkan på vattenkolven i ett punktabsorberande vågkraftverk
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.