ENERGIA VALURILOR

Fig. 1CAPTOR PLUTITOR SI GENERATOR ELECTRIC LINIAR (CA)

FLOTOR CU ELICE UNISENS, MULTIPLICATOR SI G.E.Fig. 2

Fig. 3SOLUTIA JAPONEZA- PISTON LICHID-PONTON GREU

Fig. 4DISPOZITIV DE CAPTARE CU CLAPETA OSCILANTA

Fig. 5ECHILIBRUL FORTELOR HIDROSTATICE SI DE IMPULS

Fig.6

Solutia Franceza – Dispozitiv cu plan inclinat

Fig. 10Sistem de generare cu clapeta oscilanta si mecanism biela-manivela

Fig.11Sistem de generare cu distribuitor pneumatic si ventilator

Energia valurilorValurile isi au orginea in miscarea maselor de aer, urmare a incalzirii diferite a suprafetei

solului si luciului de apa.

Valurile pot fi : de vant, telurice, de hula.

Valurile oceanelor poarta cantitati mari de energie, dar aceasta energie este greu de

exploatat eficient si ieftin. Se testeaza diferite scheme experimentate. Intr-o schema niste

plute numite "ratuste urca si coboara cu trecerea valurilor. Aceasta miscare actioneaza o

pompa volumica (cilindru hidraulic), care impinge apa printr-o turbina ce actioneaza un

generator. O noua schema experimentata de energie a valurilor pentru insula Islay, in

dreptul coastei de vest a Scotiei a fost conceputa pentru a genera 180 KW de electricitate.

Ea functioneaza pe principiul coloanei de apa oscilanta. O camera scufundata, deschisa in

partea inferioara, contine o coloana de apa cu aer deasupra. O data cu trecerea valurilor,

coloana de apa se ridica si coboara, impingand si scotand aerul dintr-o turbina conectata la

un generator de electricitate.

Teoria clasică a valului călător, forma suprafeţei libere şi energia potenţială şi cinetică a valului călător

Determinarea ecuaţiei suprafeţei libere.

In ipoteza lichidului perfect, incompresibil şi omogen ecuaţia de continuitate se scrie: 

0z

v

y

v

x

vVdiv zyx

0zx 2

2

2

2

deoarece mişcarea este irotaţională , se introduce potentialul vitezei si se scrie:

Ţinând seama de faptul că vitezele variază în timp şi în spaţiu, fenomenul fiind periodic , scriem funcţia de potential in forma si o introducem in ec. de continuitate

tkxzZ sin

0Zkz

Z

tkxZz

tkxZx

22

2

2

2

2

2

0)]sin([)]sin([

ticacaracteris ec. 0kr 22

kzkz

k1,2

eBeAZ

r

radacinile

ωtkxsineBeA kzkz Pe fundul apei z=-H şi condiţia la limită se obţine când componenta verticală a vitezei este nulă:

respectiv:

0z

vHzz

0ωtkxsineBkeAk kHkH

)sin()( tkxHzkchC

e2

CB ;e

2

CAconst

2

CeBeA kHkHkHkH

ωtkxcosHzkchkCx

vx

ωtkxsinHzkshkCz

vz

1oo CωtkxsinHzkchω

kCxdttx

2oo CωtkxcosHzkshω

kCzdttz

Prin integrarea expresiilor vitezelor în raport cu timpul obtinem:

1

Hzkshω

kC

Cz

Hzkchω

kC

Cx2

o

22

2

o

21

Se observă că traiectoria fiecărei particule este o elipsă în planul vertical cu semiaxele

Hzkchω

kCa o

Hzksh

ω

kCb o

Deoarece valorile trebuie să se repete după fiecare lungime de undă, fenomenul fiind periodic, rezultă că valoarea de la x=0 şi t=0 trebuie regăsită şi la şi la t=T:

La acelaşi timp fotografiem un instantaneu:rezultă:

În acelaşi loc observăm valul după timpul T rezultă: Deci în final obţinem:

şi

x

txksintkxsin

tkkxtkx2 k

2

T

2

2T

k

kTc

Calculul energiei cinetice a valului călător

HzkshtkxcosshkHT

hvvv 22

2

222z

2x

2

Calculăm energia cinetică pentru o lungime de un metru, de la adâncimea z=0 pâna la H şi lăţimea de front de undă egală cu un metru, cu ecuaţia:

Înlocuim şi neglijând termenul al doilea :

0

02

22

222

0

0 2

cossin42

12

1

2

1

HH

c tkkk

HkHsh

kkHshT

hdxdz

vvdme

λ

2πk

kHthT

hec 2

2

8

16

he

2

c

kHthgT

2

Calculul energiei potenţiale a valului călător

Vom calcula energia potenţială de poziţie faţă de linia de zero (nivelul static), considerând valul sinusoidal

Poziţia centrului de greutate pentru o fâşie de val pe direcţia z este zcg şi se obţine prin integrare:

2

zzcg

0 0

22

0

2

sin4

1

22

121

1 2

dh

dxz

zdxze cgp

cu schimbarea de variabilă

dx2d

anverguraB ,1

16)

2

2cos

2(

422

2cos1

42

2

0 0

22 hd

dhd

h

o

82

2heeee ppct

Calculul energiei totale a valului călător.

Energia teoretică specifică totală pe unitatea de front de val va fi dată de relaţia:

Bch

BT

h

T

EP t

t 88

22