انرژی حاصل از امواج يکی از انرژی های پاک و تجديدپذير است که اخیرا مطالعات زيادی برای استفاده چه بیشتر از اين منبع انرژی انجام شده است. يکی از مبدلهای انرژی امواج مبدل انرژی صفحه مغروق است که تا قبل از اين مطالعاتی با هدف میرا کردن موج روی آن انجام گرفته است. در برخورد موج با صفحه مغروق يک جريان رفت و برگشتی در زير صفحه ايجاد شده که میتواند برای تولید انرژی مورد استفاده قرار گیرد.

    در اين مقاله به بررسی اثر طول صفحه روی عملکرد مبدل انرژی موج صفحه مغروق پرداخته شده است. حل معادلات بقای جرم و مومنتوم و حل معادله انتقال کسر حجمی بر اساس روش حجم محدود انجام شده است. برای شبیهسازی جريان ترکیبی هوا و آب، مدل چند فازی حجم سیال مورد استفاده قرار گرفته است. شبیهسازی برای سه طول متفاوت صفحه نشان میدهد که افزايش طول صفحه سبب کاهش بازده مبدل در بیشتر حالات میگردد. در حالتی خاص به دلیل کاهش سرعت جريان زير صفحه در خلاف جهت انتشار موج، بیشترين بازده در طول صفحه 1 متر و در کمترين نسبت باز بودن زير صفحه حاصل گرديده و برابر با %11/9 میباشد.

مقدمه
   تخريب محیط زيست با استفاده از سوخت های فسیلی و افزايش هزينه برای تامین منابع انرژی، تلاش برای استفاده بیشتر از منابع تجديدشونده و پاک را افزايش داده است. امواج دريا منبع عمدهای از انرژی های تجديدپذير و پاک به شمار می آيند که استفاده از آن بسیار مطلوب به نظر میرسد و با بکارگیری و استحصال انرژی الکتريکی از آنها می توان بخش عمدهای از انرژی مورد نیاز را تامین نمود. بنابراين هر وسیله با بازده پايین هم که مورد استفاده قرار گیرد میتواند مقدار انرژی خروجی زيادی را تولید کند.

    تاکنون بررسی های زيادی در مورد مبدل های انرژی امواج انجام شده است که نشان دهنده آن است که بسیاری از فناوری های استحصال انرژی امواج در مرحله پژوهش و توسعه باقی مانده اند و تعداد کمی از اين دستگاه ها در مقیاس صنعتی و گسترده مورد استفاده واقع شده اند. استفاده از امواج به عنوان يک منبع تجديدپذير انرژی، مزايای مهمی نسبت به ساير روش های تولید انرژی از جمله عدم ايجاد آلودگی، کمک به حفاظت خطوط ساحلی، دوره بازگشت سرمايه کوتاه و منبع انرژی آزاد و غیر وابسته به دولت ها دارد.

    امروزه بررسی تجربی هیدرودينامیک امواج به دو روش عمده انجام می شود که يکی بر مبنای مدل سازی عددی و ديگری بر مبنای نتايج آزمايشگاهی است. انجام کارهای آزمايشگاهی اگرچه از دقت بالايی برخوردار است، اما هزينه زياد و زمانبر بودن اينگونه آزمايش ها باعث میشود که انجام تست های آزمايشگاهی با مشکلات فراوان همراه باشد، ولی انجام روش های عددی با اينکه نیازمند نتايج آزمايشگاهی برای صحت سنجی است ولی اگر روش عددی مورد نظر با نتايج آزمايشگاهی صحت سنجی شود، می توان برای مسائل ديگر نیز از اين روش ها استفاده کرد و به دقت آن ها مطمئن بود.

   امواج در اثر انتقال انرژی از باد به دريا به وجود می آيند. نرخ اين انتقال انرژی بستگی به سرعت باد و نیز به مسافتی دارد که در طول آن باد با سطح آب در فعل و انفعال بوده است. موج به خاطر جرم آبی که نسبت به سطح اولیه دريا جابجا شده، انرژی پتانسیل و بخاطر سرعت ذرات آب، انرژی جنبشی با خود حمل می کند. مهمترين منبع ايجاد موج، وزش باد است. هر چه سرعت وزش باد بیشتر باشد، موج حاوی انرژی بیشتری است که میتواند اين انرژی را به آب دريا منتقل کرده و باعث به وجود آمدن امواج بزرگ شود.

   مدت زمانی که باد انرژی خود را به آب دريا منتقل می کند بر محتوای انتقال انرژی باد به امواج و درنتیجه ارتفاع امواج تأثیر خواهد داشت. عمق آب تأثیر قابل توجهی بر ارتفاع امواج دارد. ارتفاع امواج با حرکت از آب عمیق به آب کمعمق افزايش می يابد. برای تبیین شکل موج از تئوری های مختلفی استفاده می شود. مهمترين اين تئوری ها شامل تئوری خطی، تئوری های استوکس، تئوری. نويدال و تئوری تابع جريان هستند يکی از مکانیزم هايی که تاکنون به طور گسترده در دسته بندی مبدل های انرژی امواج قرار نگرفته است مبدل موج صفحه مغروق است. از اين وسیله در مهندسی دريا هم به عنوان موجشکن و هم مبدل انرژی موج دريا استفاده میشود. شیوهی کارکرد مبدل بدين صورت است که با عبور موج از روی صفحه جريانی القايی زير صفحه ايجاد میشود. اين جريان به صورت نوسانی میباشد به طوری که با رسیدن قله موج به صفحه و عبور از روی آن جريانی در جهت انتشار موج و با عبور قعر موج جريانی خلاف جهت انتشار موج زير صفحه ايجاد میشود.

   با نصب توربین در زير صفحه میتوان از نیروی اين جريان برای تولید الکتريسیته استفاده کرد. از مزايای اين دستگاه در مقايسه با ديگر مبدل های انرژی امواج میتوان به مغروق بودن اين وسیله که باعث کاهش هزينه تعمیر و نگهداری و کاهش اثرگذاری روی محیطزيست از نظر بصری و زندگی آبزيان اشاره کرد. جريان زير صفحه بسیار پايدار است و با محدود کردن فضای زير صفحه میتوان به جريان نسبتا قوی دست يافت. نمايی از مبدل انرژی صفحه مغروق در شکل (1) ديده می شود.

شکل (1) مبدل انرژی موج صفحه مغروق