I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.   6 ,   No . 2 J u n 2 0 1 7 ,   p p .   1 7 5 ~ 1 8 4   I SS N:  2252 - 8814          175       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J AAS   A   CF S tudy  w ith  Fu zz y  Lo g ic  Pit ch Angle Tu rbine  Contro I m ple m e ntatio f o r O W G enerat io n Sys te m       M .   M a da ci ,   D.   K er do un   LG EC Re se a r c h   L a b o ra to ry ,   De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Co n sta n ti n e   1   Un iv e rsity ,   2 5 0 0 0   Co n sta n ti n e ,   A l g e ria       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma r   1 7 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Ma y   20 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Ma y   2 1 ,   2 0 1 7       T h e   p a p e tak e th e   i m p ro v e m e n o f   th e   p e rf o r m a n c e   f o a n   O W C   c o n v e rter  f ro m   th e   m e c h a n ica sid e .   A   F EM   m o d e o f   th e   OW c o n v e rsio n   stru c tu re   w a p ro p o se d ,   st u d ie d   a n d   sim u late d   u sin g   a   C F sim u lato r.   A   n o v e w a v e   g e n e ra ti o n   m e th o d   w a a p p li e d   th ro u g h   th e   RW M m e th o d   (Re a Wav e   M o d e S im u lato r)  in ste a d   o f   u sin g   a n   o rd in a ry   sin   w a v e   g e n e ra to o n   t h e   tan k   to   m a k e   th e   w a v e s   th e   c lo se st  p o ss ib le  to   th e   re a se a   wa v e s.  A   m e c h a n ica l   p ro t o ty p e   w a b u il f o th is  p u rp o se   to   g e a n   o sc il late d   w a v e   m o d e l.   On   th e   e lec tri c a sid e ,   a   p it c h   a n g le   c o n tro s y ste m   b a se d   o n   f u z z y   se wa a p p li e d   o n   th e   t u rb i n e   to   b e   a u t o - a d a p te d   f o th e   fa st  v a riatio n   o f   th e   a irf lo w   sp e e d   to   e sta b li sh   a n d   m a x i m ize   th e   e x tr a c ted   p o w e f ro m   th e   OW d e v ice .   T h e   m o d e h a v e   b e e n   stu d ied ,   sim u late d ,   im p le m e n ted   a n d   tes ted   to   v a li d a te  th e   o b tai n e d   re su lt s.   K ey w o r d :   ( OW C )   Oscil latin g   co n v er s io n   C h am b er   d ev ice   C FD  C o m p u titi o n al  f l u id   d y n a m ics    FEM   Fen i te  ele m e n m o th o d e   F u zz y   lo g i c s y s tem   co n tr o an d   im p lem en tatio n   P itch   T u r b in co n tr o l   R W MD   m eth o d   r eal  w av e   m o d el   s im u lato r   Co p y rig h ©   201 7   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ma d ac i   Ma n s o u r ,     Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Natio n al  C o n s ta n ti n U n iv er s i t y ,   R o ad   A i n   E lb a y ,   C o n s ta n ti n 2 5 0 0 0 ,   A lg er ia.   E m ail: z o ld aio q u e@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   R en e w ab le  e n er g ie s   p en etr ati o n   is   co n ti n u o u s l y   in cr ea s in g   th r o u g h   m an y   p o w er   s y s te m s   ar o u n d   th e   w o r ld .   I n   an   ef f o r to   in teg r ate   th e m   f r o m   p ar an d   m i n i m i ze   th e m is s io n   o f   to x ic  g ase s   an d   p o llu tio n   f r o m   an o th er   p ar t;  t h r en e w ab le  en er g ies  ar t h o n l y   is s u to   s at is f y   t h g r o w in g   n ee d s   f o r   en e r g y   t h at  r e s u l ted   a   d ep en d en c y   o n   f o s s il  f u els  a n d   o il.  Am o n g   v ar io u s   n at u r a r en e w ab le  e n er g ie s ,   w a v e n er g y   is   o n o f   t h m o s p r o m i s in g   f o r m s   o f   o ce an   r en e w ab le  s o u r ce s   it  i s   t h m o s ab u n d an tl y   a v ailab le,   ap p licab le  an d   lar g el y   u n e x p lo ited   en er g y   in   m o s t c o astal a n d   o f f s h o r ar ea s .   Du r i n g   t h last   d ec ad e,   b ig   in ter es t h as   b ee n   g iv e n   to   p len t y   o f   w a v e n er g y   ab s o r p tio n   s y s te m s   a n d   d i f f er e n t   to p o lo g ies  a n d   s tr u ctu r e s   w e r in v en ted .   I n   t h i s   co n tex t,  s ev er al   tech n o lo g y   c ateg o r ies  ar a v ailab le:  o v er to p p in g   d ev ices,  s u r g in g   d e v ice s ,   o s cillati n g   w ater   co lu m n s   ( OW C )   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T h L a n d   I n s ta lled   Ma r in P o w er   E n er g y .   T r an s m i tter   ( L I MP E T )   [ 3 ] ,   p o in ab s o r b er s ,   Of f s h o r Flo atin g   Oce an   E n er g y   S y s te m   ( O FO E S)[ 4 ] .   T h Mu l tip le  O s cill at in g   W at er   C o lu m n   ( MO W C )   [ 5 ] .   B ased   o n   th ( OW C ) ,   th NE R E I D A   d e m o n s tr atio n   p r o j ec in   Mu tr ik u   i n   Sp ain   co n s i s ti n g   o f   1 6   k W   an d   1 8 . 5   k W   tu r b in es [ 6 ] ,   [ 7 ] .   ( MO W C )   Mu ti  - r eso n a n t O s ci llati n g   W ater   C o l u m n   P r in cip in s talled     Of f   t h So u t h   W e s C o ast o f   I n d ia  n ea r   T r i v an d r u m   a   1 5 0   k W   w a v p o w er   p la n t p r o to t y p [ 8 ] .   L a n d   I n s talled   Ma r in P o w er   E n er g y   T r an s m it ter   ( L I MP E T )   o n   th is lan d   o f   I s la y ,   w est co ast o f   Sco tlan d   [ 9 ] .   On   th is   p ap er ,   th p er f o r m a n c o f   p er f o r m ed   OW C   co n v er ter   o n   b o th   s id es  th m ec h an ic al  an d   th el ec tr ical  h a s   b ee n   ta k e n .   T h au th o r s   h a v m ad d ee p   d etailed   s tu d ies o n   t h e f f ec t o f   t h s h ap a n d   th f o r m   o f   th e   s tr u ctu r o n   t h ef f ic i en c y   a n d   t h p o w er   q u an tit y ,   b y   in v e s ti g ati n g   th p er f o r m an ce   o f   in d i v id u al   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      IS SN :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S   Vo l.  6 ,   No .   2 J u n e   201 7 :   1 75     1 8 4   176   co m p o n e n t s   a n d   f o cu s in g   o n   th i m p r o v e m en o f   t h eir   c h a r ac ter is tics   to   m ak e   s u cc es s f u OW C   s t u d y   an d   d esig n   an d   to   b f u ll  s y s te m   an al y s is .     I n   th is   co n tex a n   OW C   test   p r o to ty p o f   th o s c illati n g   w at er   co lu m n   co n v er ter   w as  s i m u lated   an d   co n s tr u cted .   T h test s   a n d   th r esu lts   w er d o n ex p er i m en tall y   h a v co n f ir m ed   th c alcu lated   o n es.  T h v ar iatio n   o f   t h air f lo w   v elo ci t y   lead   to   th e   v ar iatio n   o f   t h e   g en er ated   p o w er   an d   an   in s t ab le  en er g y   w ill  b e   p r o d u ce d   d ep en d s   o n   th i n c id en w a v f o r m ,   f o r   th m a x i m izatio n   o f   t h e n er g y   r at f o r m   a   s id a n i m p r o v th q u ali t y   o f   b y   m i n i m izi n g   t h f l u ct u atio n s   f r o m   a n o t h er   s id e,   p itch   an g le   s y s te m   h a v b ee n   s tu d ied   an d   co n s tr u cted ,   th m o d el  h av b ee n   i m p le m e n ted   a n d   test ed   to   v alid ate  th r es u lt s .       2.   O WC - P L AN T S M O DE L I N G   T h OW C   ( Fig u r 1 )   is   a   d ev ice  co n s tr u c ted   to   co n v er t   th o ce an   in c id en w a v f r o m   m as s i v e   m ec h a n ical  p o w er   to   k in et ic   air f lo w   p o w er .   O n   a n o th er   s t ag t h is   la tter   w ill  b co n v er t ed   to   m ec h a n ical   p o w er   th r o u g h   t h OW C   tu r b in an d   th last   s tep   is   th co n v er s io n   o f   th m ec h a n ical   p o w e r   to   elec tr ical   u s i n g   d if f er en p o s s ib le  to p o lo g ies  b y   u s in g   a n   I ( in d u ctio n   g e n er ato r s ) ,   DFI ( d o u b ly   f ee d   i n d u ctio n   g en er ato r s ) ,   SG ( s y n c h r o n o u s   g en er ato r s ) .           Fig u r 1 .   Ou tli n o f   Osc illati n g   W ater   C o lu m n   ( OW C )   D e v i ce       2 . 1 .   Sea   Wa v M o del  a nd   t h Wa v P ro pa g a t io n     T h w a v e - en er g y   ab s o r p tio n   is   s tr o n g l y   d ep en d ed   o n   t h e   s ea   w av e   o s cillat io n s t h m o v e m e n t   o f   th is   latter   is   ti m e   v ar y in g   o s cillato r y   p h e n o m en a.   I n   o r d er   to   m a k a n   ad eq u ate   w a v m o d el,   it  is   n ec ess ar y   to   tak i n to   ac co u n t   t h w a v f o r m   v ar iatio n   to   g et  a n   o v er v ie w   o n   th e   a m o u n o f   w av e   e n er g y   a s   f u n ct io n   o f   th w a v f r eq u e n c y .           Fig u r 2 .   I n cid en W av P r o p ag atio n   o n   t h ( X,   Z )   Fra me       T h w ater   is   co n s id er ed   as  a n   i n co m p r ess ib le  f l u id ,   w it h   d en s it y   ρ .   I n   th r e s t,  th f r ee   s u r f ac e   s p ar in g   air - w ater   o n   t h li m it i s   tak e n   as a n   o r i g in   f o r   th v er tical  ax i s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A   C F S tu d w ith   F u z z Lo g ic  P itch   A n g le  Tu r b in C o n tr o l I mp leme n ta tio n   …  ( Ma d a ci  Ma n s o u r )   177   I n   th p r esen ce   o f   s w ell  t h s u r f ac o s cillatio n s   co u ld   b r ep r esen ted   b y   th f o llo w i n g   f u n c tio n :     ( , ) . c o s ( ) R e e x p ( ) h x t a j w t k x a j w t k x                                                                                                             ( 1 )     T h is   d eter m in e s   co n tact  f r ee   s u r f ac air - w ater   w h er e:  f r o m   f i g u r e2   an d   t h eq u atio n   ( 1 ) : a   p r esen ts   th w av a m p lit u d e,   2/ k  an d     is   t h w a v len g t h .   Fro m   an o th er   s id e,   o n   b id ir ec tio n al  f r a m e,   th v elo cit y   f o r   a   p ar ticle  f r o m   th f lu id   o n   th ( x,   z )   f r a m e   as a n   o r ig i n   f o r   th e   f lu i d   m o v e m e n t o n   t h s a m e   f r a m s i n ce  (x 0 , z 0 )   is   th e   i n itial   p o s itio n   o f   th e   p ar ticle   o n   th ti m ( t=0 )   an d   o n   co m p lex   n o tatio n :     ( ) ( ) e x p ( ) xz xz v v h e v h e j w t k x                                                                                   ( 2 )     x v , z v p r esen t th f l u id s   m o v e m en v elo cit y   alo n g   t h x   an d   d ir ec tio n   r esp ec tiv el y .     T h p r ess u r o n   th i s   p o in t c o u ld   b g iv en   w i th       01 ( ) e x p ( ) p p g h p h j w t k x                                                                             ( 3 )     T h in itial c o n d itio n s   w it h   t h e   ab s en ce   o f   s w el l th p r ev io u s   eq u atio n   b ec a m e:     0 p p g h                                                                                                                ( 4 )     I n   th ca s o f   in co m p r e s s ib le  f lu id   =    0 d i v v     1 Dv g g r a d p Dt                                                                                                     ( 5 )     So   th p ar ticle’ s   v elo cit y   o n   t h x ,   d ir ec tio n s   r esp ec tiv el y   w il l b e:     1 1 e x p ( ) x Dv p h j w t k z D t x                                                                          ( 6 )     1 1 e x p ( ) z Dv p h j w t k z D t z                                                                               ( 7 )     T h f r ee   s u r f ac e s   p r o f ile  i s   g i v en   b y                         ( , ) R e e x p ( ) h x t a j w t k x                                                                                                   ( 8 )     T h v elo cit y   o f   a n   ele m e n tar y   p ar ticle  m o v es o n   t h d ir ec ti o n   f o r   g i v en   p o in ( = )   w h ic h   is   o n   th d ee p   d o w n   o f   t h tan k   is   eq u al  to   ze r o .     T o   av o id   th co m p lex   eq u ati o n s   t h p r o f ile  w ill b e:     ( , ) e x p ( ) h x t a j w t k x                                                                                     ( 1 0 )     Fro m   an o t h er   s id th p ar ticle s   v elo cit y   a s   s aid   b ef o r e 0 z v h H .     e x p ( ) xx x D v v j w v h j w t k x D t x         1 e x p ( ) jk p h j w t k z                                                                                    ( 1 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      IS SN :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S   Vo l.  6 ,   No .   2 J u n e   201 7 :   1 75     1 8 4   178   1 x k v h p h w                                                                                      ( 1 2 )   1 e x p ( ) () 1 e x p ( ) zz z D v v j w v h j w t k x D t x d p h j w t k x dz                                                                    ( 1 3 )     1 () 0 z zx d p h d v h j v h j k v h w d z d z                                                                     ( 1 4 )     2 1 2 1 2 0 d p h kp dz                                                                                                   (1 5)     1 ( ) e x p ( ) e x p ( ) p h A k h B k h                                                                                      ( 1 6 )   e x p ( ) e x p ( ) x k v A k h B k h w                                                                                  ( 1 7 )   e x p ( ) e x p ( ) z jk v A k h B k h w                                                                                                               ( 1 8 )   T h ef f ec t o f   t h d ee p   o n   th w a v o s cillat io n s   f o r   th p o w e r   co u ld   b b y   r ep lacin g     ( = ) = 0   Fo r   th is   = 0   T h p r ev io u s   eq u atio n s   co u ld   b w r itte n   as f o llo w   to   ex tr ac t th p o s itio n   o f   p ar ticle  b elo n g s   to   th f l u id   o n   th s a m f r a m ( x ,   z)     1 ( ) e x p ( ) p h A k h                                                                                                       ( 1 9 )   e x p ( ) x k v A k h w                                                                                                           ( 2 0 )     e x p ( ) z jk v A k h w                                                                     ( 2 1 )     T h p o s itio n   o n   th is   ca s e:     e x p ( ) e x p ( ) xk A k h j w t k x xw                                              ( 2 2 )     e x p ( ) e x p ( ) z j k A k h j w t k x xw                                                         ( 2 3 )     Sin ce   f o r   th in itial c o n d itio n s       ( , ) c o s ( ) e x p ( ) c o s ( ) h x t a j w t k x k A k h j w t k x w                                                                       ( 2 4 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A   C F S tu d w ith   F u z z Lo g ic  P itch   A n g le  Tu r b in C o n tr o l I mp leme n ta tio n   …  ( Ma d a ci  Ma n s o u r )   179     ( , ) =  [ (   ) ]                                                                                  ( 2 5 )       = 2 = 2 0   = 2                                                                                                                           ( 2 6 )     On   t h f r ee   s u r f ac s p ar in g   air - w ater   o n   t h li m it  w h ich   w a s   tak en   a s   an   o r ig i n al  to   t h v er t ical  f r a m e :     2 10 e x p ( ) c o s ( ) wa p p g h k h w t k x k                                                              ( 2 7 )     2 ( , ) c o s ( ) e x p ( ) c o s ( ) h x t a j w t k x wa k h w t k x k                                                                                      ( 2 8 )   Fo r       2 1 w gk     2 ( , ) c o s ( ) wa h x t w t k x gk                                                                                         ( 2 9 )     2 . 2 .   Sea   O WC  Ca pture   Cha m b er   T h co n tin u it y   la w   f o r   th a n   o r if ice  d ev ice  ( Fi g u r 3 )   is   :     1 . 1 2 . 2 A V A V Q                                                                                                                                                                      ( 3 0 )           Fig u r 3 .   OW C   C ap tu r C h a m b er   Stru ctu r e .       Sin ce   Q   d eter m in e s   t h q u an tit y   o f   f l u id   f lo w in g   alo n g   t h e   t u b an d   1 . 2 VV   ar th e   f l u id   v elo citi es   th r o u g h   t h ar ea s   1 , 2 AA   r esp ec tiv el y .     T h air f lo w   v elo cit y   i s   p r o p o r tio n al  to   th e   r atio   A 1 / A 2   m u ltip lied   b y   t h in cid e n w av v elo cit y   th r o u g h   t h Z   d ir ec tio n .     T h OW C   co n v er s io n   c h a m b er   is   co n s tr u cted   o f   t w o   ch a m b er s th co m p r es s io n   c h a m b er   f o r   th co m p r es s io n   o f   t h air f lo w   p r ess u r to   in cr ea s it s   v e lo city ,   an d   th t u r b in g en er ato r   ch a m b er   w er th e   elec tr ical  s y s te m   is   p lace d .   T h tab le  b elo w   g i v es t h d if f er e n t d i m e n s io n s   o f   th p r o p o s ed   p r o to ty p m o d el.   T h tab le1   g iv es  t h d i m e n s io n s   f o r   th r ea m o d el  p r o to ty p e.   T h m o d el  h as  b ee n   m o d el ed   an d   co n s tr u c ted   r eg ar d in g   th e s d i m e n s io n s .   n u m er ica m o d eli n g   o f   t h te s ted   m o d el  o n   3 f r a m e   ( f i g u r 4 )   an d   2 f r a m e   ( f ig u r 5 )   h av b ee n   d o n u s in g   C FD  m o d u le  u n d er   C OM S OL ®   s o f t w ar e.   L o o k i n g   to   t h u n c h a n g ed   o b tain ed   r esu lt s   b et w ee n   t h 2 an d   3 m o d eliza tio n ,   th te s ted   m o d el  an d   th o b tain ed   r esu lt s   ar al m o s d o n u s in g   th 2 f r a m to   r ed u ce   th c alcu latio n   ti m e.   T h f i g u r 5   g iv e s   th b eh a v io r   o f   th s tr u ctu r u n d er   1 2   m /s   co n s ta n air   f lo w   t h r o u g h   b o t h   th h i g h   an d   t h lo w   p r ess u r ch a m b er s .   Fro m   an o t h er   w a y ,   th f ig u r 6   g i v es   th i n ter io r   p r ess u r cr o s s in g   t o   th i n s id o f   t h s tr u ct u r d u r in g   t h u p s tr ea m   p h a s f o r   a   co n s ta n i n f lo w   o f   1 2   m / s   s p ee d .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      IS SN :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S   Vo l.  6 ,   No .   2 J u n e   201 7 :   1 75     1 8 4   180   T ab le  1.   OW C   C ap tu r C h a m b er   Stru ctu r Di m en s io n s     T u r b i n e   g e n e r a t o r   c h a mb e r   C o mp r e ssi o n   c h a m b e r   H E I G H T ( c m)   40   1 0 0   L A R G ER ( c m)   20   40             Fig u r 4 .   T h A ir f lo w   Stre a m l in f o r   t h Flo w   A lo n g   t h OW C   C ap tu r C h a m b er   f o r   C o n s ta n t Flo w   Velo cit y       Fig u r 5 .   OW C   C ap tu r C h a m b er   Stru ctu r Mo d elin g   i n   FEM             Fig u r 6 .   OW C   C ap tu r C h a m b er   Pre s s u r A v ai lab le  in   th C o m p r es s io n   C h a m b er       Fig u r 7 .   T h A ir f lo w   Velo cit y   A lo n g   t h OW C   C ap tu r C h a m b er   f o r   a   C o n s ta n t Flo w   Velo cit y   Fro m   t h I n let  ( 1 2 m / s ) .       T h g r ap h   ab o v ( f ig u r e7 )   g i v es  t h air f lo w   v elo cit y   v ar i atio n   alo n g   t h OW C   ca p tu r ch a m b er   s tr u ct u r f o r   co n s tan ap p lied   air   f r o m   th in let  o f   th s cu lp tu r e,   th air f lo w   v elo cit y   th r o u g h   2 /3   o f   th e   ch a m b er   s till   th e   s a m as   t h in let  v elo cit y .   Fo r   t h r est   o f   t h co m p r es s io n   c h a m b er   h ei g h t h f lo w   ta k es   a   h ig h   v e lo cit y   v alu d u to   th co m p r ess io n   o n   th a ar ea   w h er th th r o at  tak e s   s m a ll  ar ea .   T h is   d ata  h as   b ee n   u s ed   later   f o r   th co n tr o l o f   th t u r b in p itch   a n g le  co n ce n tr ato r   d ev ice  f o r   th ch a m b er .       3 .   O WC  T URB I NE   M O DE L I N G   AND  CO N T RO L   T h d if f er e n le v els   o n   t h c o n v er s io n   tr ai n   n ee d   to   b an al y ze d   to   i m p r o v th o v er all  s y s te m   ef f icien c y .   Fo r   t h is   g o al,   ea c h   p ar f r o m   t h OW C   s y s te m   h as  b ee n   ta k en   in d i v id u al l y ;   th i n cid en w a v e   f o r m ,   th co m p r e s s io n   ch a m b er   w it h   its   p er f o r m an ce s ,   an d   t h tu r b i n m o d el.     T h en er g y   ex tr ac tio n   o n   th OW C   s y s te m   i s   d o n d u r in g   t w o   p h ase s d o w n s tr ea m   a n d   u p s tr ea m ;   d u r in g   th f ir s p h ase,   t h in ci d en w a v r is es  o n   t h co m p r ess io n   c h a m b er   p r o d u cin g   h ig h   p r ess u r o n   th e   co llecto r ,   th air f lo w   ta k e s   o n   t h f ir s d ir ec tio n .   T h m o m en w h en   th e lev at io n   s u r f ac f all s   d o w n ,   t h is   m ak e s   lo w er   p r ess u r o n   t h e   co m p r es s io n   c h a m b er   t h an   t h at m o s p h er ic  p r ess u r e;  t h is   d r u g s   th a m b ie n t a ir   to   co m i n s id th e   ch a m b er   o n   t h n ex d ir ec tio n .   T h g e n e r ato r   o n   th i s   ca s e   h a s   to   k ee p   i ts   o r ig i n al  d ir ec tio n   lo o k in g   th h i g h   i n er tia  o f   t h e   m ec h a n ical  s y s te m .   T w o   lar g k in d s   o f   tu r b i n es  ar m o s t l y   u s ed   f o r   th OW C   en er g y   co n v er s io n T h W ells   T u r b in an d   T h i m p u ls e   T u r b in es.  T h s tr u c tu r o f   t h ese  tu r b in es   allo w s   th e   tu r b in e   to   tak e   o n d ir ec tio n   ag ain s th e   v ar iatio n s   o f   t h a ir f lo w   o n   th e   d u ct   o f   th e   OW C   c h a m b er   b u t h i s   d o es n o t i m p r o v t h e   ex tr ac tio n   r atio   o f   t h e n er g y   f r o m   t h in cid en t   w a v e.   De f i n i n g   t h c h ar ac ter is tic s   o f   t h e   tu r b in is   n ec es s ar y   i n   o r d er   to   clar if y   t h ef f ec o f   t h o s cillatin g   f lo w   o n   t h is   latter .   T h is   is   p o s s ib le  b y   s o lv i n g   t h m ec h an ical  id en ti f icatio n   eq u atio n s   b y   u s i n g   o n o f   th n u m er ical  an al y tical  i m p licit  an d   ex p licit   iter ativ m eth o d s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A   C F S tu d w ith   F u z z Lo g ic  P itch   A n g le  Tu r b in C o n tr o l I mp leme n ta tio n   …  ( Ma d a ci  Ma n s o u r )   181   3 . 1 .   I ncident  Wa v F o r m   a nd   t he  RWM M et ho d   T o   s tu d y   th b eh a v io r   o f   th s y s te m   i n cl u d in g   b o th   th s tr u ctu r a n d   th tu r b i n e,   th in c id en w av e   f o r m   is   s o   i m p o r tan t a n d   th m o r t h m o d el  is   clo s to   r ea lit y   t h m o r th s y s te m   is   r elia b le.   T h m aj o r it y   o f   th s t u d ies  a n d   th p u b lis h ed   w o r k s   tak th in cid e n w a v o n   t h eir   s t u d ies  as  a   s in u s o id al  w a v f o r m   o r   th I SS C   ( I n ter n atio n al  S h ip   Str u c tu r C o n g r es s )   s p ec tr u m ,   f o r   r ea s o n s   to   g iv t h e   m o d el  le s s   co m p le x it y   d u r i n g   th ca lcu latio n   p r o ce s s .   Ho w e v er ,   s i n ce   th w a v f o r m   i s   an   ir r eg u lar   w a v co n tain i n g   v ar iab le  p ar a m eter s   w h ich   ar NOT   p er io d ically   v ar y ;   th is   a f f ec ts   th e   o b tain e d   r esu lts   an d   a f f ec ts   th b eh a v io r   o f   th s tu d ied   m o d el.     RWM D   m eth o d   ( R ea W a v Mo d el  Si m u lato r   i s   t h e   is s u e   t h at  h as   b ee n   u s ed   b y   th e   a u th o r s   to   g et   a   clo s m o d el  to   th r ea w av e   f o r m   i n s tead   o f   u s i n g   an   o r d in ar y   s i n   w a v g e n er ato r .     T h m et h o d   b ased   in itial l y   o n   t h g en er atio n   o f   i r r eg u lar   w a v es  o n   ta n k   t h r o u g h   m ec h a n ical  d ev ice  ill u s t r ated   o n   th f i g u r es   8 ( a)   an d   ( b ) ,   an   u ltra s o n ic  s e n s o r   h as  b ee n   u s ed   to   g et  th e   s tate  o f   th elev a tio n   s u r f ac e ,   th en   th d ata  h a s   b ee n   s to r ed   o n   a   tab le  as   an   a r r ay ,   t h r e g e n er ated   w av e   was  f itted   a n d   i m p le m e n ted   o n   th T MS3 2 0 C 7 6 1 1   b o ar d   b ased   o n   1 5 0 MH clo ck   to   b u s ed   as a   r ef er en ce   f o r   OW C   s y s te m .   T h f ig u r 9   g iv e n   b ello w   ill u s tr ates   th e   f itted   c u r v o f   t h ca p tu r ed   d at f o r   th e     co n s tr u cted   p r o to t y p e.               ( a)   ( b )     Fig u r 8 .   T h B u ilt P r o to ty p f o r   W av Fo r m   E x tr ac tio n   Mo d el           Fig u r 9.   Fit ted   C u r v o f   t h L o o k u p   T ab le  Fr o m   t h C ap t u r ed   Data   o n   th Oscill ated   W a ter   P r o t o ty p e       3 . 2 .   E s t i m a t io n o f   T urbi ne  P er f o r m a nces  a nd   C ha ra ct er is t ics    T h m a in l y   o b j ec tiv o f   t h c u r r en w o r k   i s   to   in v es tig a te  t h p er f o r m a n ce s   o f   an   OW C   ch a m b er   b y   th i m p r o v e m e n t o f   it s   d if f er e n t p ar ts .       22 A at p C R                                                                                                                                                                          ( 3 1 )     25 T at T C R                                                                                                                                                                              ( 3 2 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      IS SN :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S   Vo l.  6 ,   No .   2 J u n e   201 7 :   1 75     1 8 4   182   / / / / t Q v u Q A R                                                                                                                 ( 3 3 )     T pQ                                                                                                                                                                                         ( 3 4 )       ∆p     is   th d if f er en tial  p r ess u r cr o s s in g   th t u r b in s ec tio n ,   w h er ea s     ρ   is   th at m o s p h er ic  air   d en s it y ,   is   th v o l u m f lo w   r ate  ac r o s s   th ch a m b er   ar ea   an d     is   th v o l u m f lo w   r ate   ac r o s s   th tu r b in e     ar ea     in itiall y   th i s   g iv es  les s   co m p licat io n   d u r in g   th ca lcu latio n   p r o ce s s ,   T   d en o tes  th t u r b in e     to r q u ch ar ac ter is tics .   T h f lo w   r ate   co ef f icie n w i th   is   th e   r atio   o f   t h a x ial  a ir   v elo cit y   v ω   b y   t h t u r b i n e   tip   s p ee d   ω R t   co u ld   b d eter m i n ed   as f o llo w:     3 t t Qv R R                                                                                                                                                             ( 3 5 )             ( a)   (b )   (c )     Fig u r 1 0 .   OW C   C ap tu r C h a m b er   P r ess u r Av ailab le  i n   t h C o m p r ess io n   C h a m b er       T h ch ar ac ter is tics   C T - ϕ   f o r   d if f er e n p itc h   f i x ed   an g les   h av b ee n   ill u s tr ated   o n   th e   Fi g u r 1 0 ( a) .   th f i g u r s h o w s   t h at  t h b eh a v io r   o f   t h t u r b in f o r   s tead y   s ta te  f lo w   it  g i v es  n e g ati v to r q u   th i s   m a k es   th t u r b in s i m ilar   to   f a n   f o r   lo w   f lo w   r ates.  T h f i g u r s h o w s   ev e n   t h at  f o r   e ac h   f i x ed   p itch   a n g le  t h e   tu r b in g i v es   p ea k   o f   m a x i m u m   to r q u C T .   Fro m   th e   o b tain ed   r es u lt s ,   w ca n   s a y   t h at   th e   tu r b i n g iv e s   a   m ax i m u m   ex p e n en tial v ar iab l to r q u e - f i g u r 1 0 ( b ) - w it h   in c ea s in g   o f   t h f lo w   r ate  t h r o u g h   th i s   later .   W ca n   s ay   t h at  th t u r b in co u ld   k ee p   its   o u tp u to r q u at  th m a x i m u m   t h r o u g h   th co n tr o o f   th e   p itch   an g le  f o r   th d if f er en t r a n g o f   th f lo w   r ate.   On   an o t h er   s id e,   th Fig u r 1 0 ( c)   s h o w s   t h at  th in p u p o w er   co ef f icien C A   is   in cr ea s in g   w ith   t h e   d ec r ea s o f   t h p itc h   a n g le  v alu es   w h ich   is   ev id e n s in ce   t h p r ess u r i n   t h a ir   ch a m b e r   d ec r ea s w ith   t h in cr ea s o f   t h p itch   a n g le.     3 . 3 .   T urbin P it ch  Ang le  Co ntr o l To po lo g y   T h m ai n   ai m   o f   t h is   w o r k   is   to   m a x i m ize  th e   ex tr ac ted   p o w er   f r o m   th e   OW C   an d   to   i m p r o v th e   en er g y   q u alit y   f o r   s u ch   d e v i ce s f u zz y   lo g ic  co n tr o s y s te m   b ased   o n   tr ia n g le  m e m b er s h ip   f u n ct io n   is   p r o p o s ed   to   h an d le  th is   d u t y .   T h is   allo w s   f a s i m p le m e n ta tio n   an d   g i v es  q u ick   p r o ce s s   to   th s y s te m th e   ce n tr o id   m et h o d   is   u s ed   f o r   d ef u zz if ica tio n   s tag e.             Fig u r 1 1 .   T h Nin Me m b er s h ip   Fu n ctio n s   o f   I n p u t s   an d   O u t p u t s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ AA S   I SS N:  2252 - 8814       A   C F S tu d w ith   F u z z Lo g ic  P itch   A n g le  Tu r b in C o n tr o l I mp leme n ta tio n   …  ( Ma d a ci  Ma n s o u r )   183   T h Fig u r 1 1   s h o w s   t h n i n e   m e m b er s h ip   f u n ctio n s   u s ed   f o r   th co n tr o to p o lo g y ,   n i n f u zz y   s et s   h av b ee n   co n s id er ed   f o r   th in p u w h ic h   is   t h w in d   s p ee d n eg ati v v er y   b i g   ( NVB ) ,   n eg a t iv b i g   ( NB ) ,   n eg at iv m ed i u m ( NM ) ,   n eg at iv s m all  ( NS) ,   ze r o ( Z O) ,   p o s itiv v er y   b i g   ( P VB ) ,   p o s itiv e   b ig   ( P B ) ,   p o s itiv m ed iu m ( P M) ,   p o s itiv s m all( P S).       3 . 4 .   E x peri m ent a Sy s t e m   Se t up   a nd   I m p le m e nta t io n   Fo r   th p itc h   an g le  co n tr o l s y s te m   F ig u r e   1 2 ,   DC   m o to r   b ased   o n   an g le  p o s i tio n   co n tr o l m o d el  w a s   u s ed .   Fo r   th is   p u r p o s e,   t h r eg u la tio n   o f   t h m ec h a n ical  s y s te m   w as  ac h ie v ed   b y   s i m p le  P I   r eg u lato r   th a t   d r iv es  t h ac t u ato r   to   f o llo w   t h r e f er en ce .   T h co n tr o an g l r ef er en ce   is   th e   o u tp u o f   f u zz y   lo g ic   s y s te m   th at  co n tr o ls   t h an g le  p itc h   al o n g   t h d if f er en t a ir f lo w   v e lo cit y   v ar ia tio n s   p r o d u ce d   b y   th in cid en w a v e.           Fig u r 1 2 .   P itch   A n g le  B lo ck   C o n tr o l S y s te m       T h f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   an d   th p itc h   a n g le  ac t u ato r   co n tr o w er i m p le m e n ted   o n   T MS3 2 F4 0 7   b o ar d   co n tr o w it h   a n   AR M   c o n tr o ller   b ased   o n   1 6 8 MH cl o ck   as   ill u s tr ated   o n   f i g u r 1 3 ( a) .   Sin ce   th e   o u tp u t   o f   th e   b o ar d   o n   th lin eo u p o r is   o n l y   a   p o s iti v v a lu e   ev e n   f o r   th ADC   p o r f o r   th e   D SP   ST M3 2 0   f ig u r e   1 3 ( b ) ,   th d ata  w as  s h i f ted   to   t ak p o s itiv v a lu e s n e g ati v o n es  w er cr ea ted   co m p ar ed   w it h   r ef er en ce   to   g iv t h ab ilit y   to   th s y s te m   t o   co n tr o l th an g le  d u r in g   t h p h ases   o f   t h p r o d u ctio n .               ( a)   ( b )     Fig u r 1 3 .   ( a)   B lo ck   Diag r a m   f o r   th P itch   An g le  C o n tr o l S y s te m .   ( b )   T h E x p er im e n tal  B u ilt  C o n tr o l M o d el  f o r   P itch   C o n tr o l           Fig u r 1 4 .   P itch   A n g le  B eh a v i o r   f o r   th I n cid en t O s c illated   W av e       T h b eh av io r   o f   th p itch   an g l co n tr o s y s te m   to   th ap p lie d   ch an g e s   ( Fig u r 1 4 )   d em o n s tr ates  th at   th s y s te m   u s ed   ca n   h a n d le  th d u t y .   T h m in i m iza tio n   o f   t h p er tu r b atio n s   f o r   th ca p tu r e d   p o w er   allo w s   th e   m ax i m izatio n   o f   t h at  latter   a n d   g i v es  s m o o t h   p o w er   o n   th o u tp u t h is   f r o m   s id e.   Fro m   a n o th er ,   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      IS SN :   2 2 5 2 - 8814   IJ AA S   Vo l.  6 ,   No .   2 J u n e   201 7 :   1 75     1 8 4   184   co n tr o o f   th ex tr ac t ed   p o w e r   d u r in g   t h t w o   p h a s es  o f   t h w a v m o v e m e n an d   t h p er io d   o f   tr an s ac tio n   av o id   th p r o p ag atio n   o f   t h p o w er   f l u ct u atio n   to   t h g r id   i n   th ca s o f   t h d ir ec ted   lin k ed   s y s te m .       4 .   CO NCLUS I O N S   T h p ap er   g iv es  th p r ese n t   s tatu s   o f   t h ar o n   a ir   tu r b in es  f o r   w a v e n er g y   co n v er s io n .   T h ch ar ac ter is tic s   o f   air   tu r b in e s   f o r   w a v e n er g y   co n v er s io n   p r o p o s ed   s o   f ar   w er i n v e s ti g ated   b y   n u m er ical   s i m u lat io n   a n d   s ea   tr ia u n d er   ir r eg u lar   f lo w   co n d it io n s .   p r o p o s ed   m o d el  f o r   t h OW C   w a v f o r m   h as   b ee n   p r o p o s ed   an d   ex p er i m en ta ll y   v alid ated .   T h au th o r s   g i v in   th is   p ap er   th m ai n   to p o lo g y   p r o ce s s   f o r   th e   co n tr o o f   p itc h   a n g le  co n tr o lled   W ells   t u r b in e,   t h is   id ea   h as   b ee n   s i m u lated   a n d   e x p er i m e n tall y   i m p le m en ted   an d   test ed .   Usi n g   co n tr o lled   p itch   an g le  in   th r an g o f   3 0 °  >   α   >6 °  in s u r f o r   th s y s te m   h ig h   p r o d u ctio n   an d   s m o o t h   q u alit y   p r o d u ctio n .   T h b o u n d ar ies  an g les  6 °  an d   3 0 °  ar th an g le  p ar a m eter s   li m i ts   f o r   th e   s y s te m   co n tr o l,  o u o f   t h i s   r an g it   f o u n d   t h at  t h O W C   co n v er s io n   c h a m b er   lo s it s   co m p r e s s io n   ch ar ac ter is tic s   f o r   th p r o p o s ed   tu r b in m o d el       ACK NO WL E D G E M E NT   T h is   m ater ial   is   b ased   o n   w o r k   s u p p o r ted   b y   t h L G E C   ( lab o r ato ir d g én ie  é lèctr iq u e)   lab o r ato r ies,  f ac u lt y   o f   E L E C T R I C AL   E NGI NE E R I NG.   C o n s tan t in 1   U n i v er s it y   w it h i n   t h f u n d   f o r   r esear ch   g r o u p s   o f   elec tr ical   lab o r ato r ies  o f   t h UNI VE R SIT OF  C ONST ANT I NE 1   w it h i n   t h c u r r en t   r esear ch   to p ic  E n R   2 0 1 5 - 2 0 3 0   s u p p o r ted   b y   th Mi n i s tr y   o f   Min es a n d   E n er g y   ( MM E )   o f   A l g er ia.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   K.  Y.  Ho n g ,   S .   H.  S h in ,   D.  C.   Ho n g ,   H.  S .   Ch o a n d   S .   W .   Ho n g .   Eff e c tso f   sh a p e   p a ra m e ters   o O W c h a m b e r   in   w a v e   e n e rg y   a b so rp ti o n .   Pro c   1 7 th   I n Off sh o re   a n d   P o lar  E n g Co n f ,   L isb o n ,   P o rtu g a l,   IS O P E ,   2 0 0 7 . Vo l.   1 ,   p p .     428 - 4 3 3 .   [ 2 ]   Y.  G .   Yo u ,   Hy d ro d y n a m ic  a n a l y sis  o n   w a v e   p o w e d e v ice in   n e a rsh o re z o n e s.  J o u rn a o f   Hy d ro d y n a mic s ,   S e r.   B   1 9 9 3 .   Vo l.   5 ,   p p .   4 2 - 5 4 .   [ 3 ]   He a th   T ,   W h it tak e T ,   Bo a k e   C.   B.   T h e   d e sig n ,   c o n stru c ti o n   a n d   o p e ra ti o n   o f   th e   L IM P ET   w a v e   e n e rg y   c o n v e rter   (Isla y   S c o tl a n d )” .   I n T h e   f o u rth   Eu ro p e a n   W in d   En e rg y   Co n f e re n c e .   Aa lb o rg ,   De n m a rk .   2 0 0 0 ,   p p . 7 8 ~ 8 3 .   [ 4 ]   N.A .   Bro w n   a n d   D.A .   In n is,   ( 2 0 1 3 );  Of fsh o re   F lo a ti n g   Oc e a n   En e rg y     S y ste m ,   US   Pa ten No . 8 , 4 4 6 , 0 3 0   B2   [ 5 ]   Jo h n s o n   F ,   Ch u d ley   J,  Da Y.  M .   P ro lo n g a ti o n   o f   th e   De p lo y m e n a n d   M o n it o ri n g   o f   a   M u lt ip le  O sc il latin g   W a te r   Co lu m n   W a v e   En e rg y   Co n v e rter . T h e   Un iv e rsit y   o f   P ly m o u th ,   UK . 2 0 0 3 ,   p p . 2 3 ~ 3 2 .   [ 6 ]   Ba sq u e   En e rg y   Bo a rd   (EV E ).   [ O n li n e ] .   A v a il a b le:  h tt p :/ /www . e v e . e s/ we b /E n e rg ias - Re n o v a b les /E n e rg ia - m a rin a . a sp x ? lan g = e n - G B.   [ 7 ]   Y.T o rre - En c iso M u tri k u   W a v e   P o w e P lan t:   F r o m   c o n c e p ti o n   t o   r e a li t y , Eu r. F e d .   Of   Re g io n . E n e rg y   a n d   En v iro n .   Ag e n c ies   (F ED A RENE),   Bru ss e ls,   Be lg iu m ,   De c . 2 0 0 9 .   [ 8 ]   M .   De lu c c h i,   W in d ,   w a ter an d   s o lar p o w e f o th e   w o rld ,   IEE S p e c tru m On li n e ,   S e p .   2 0 1 1 .   [ 9 ]   A lco n R.   G Be a tt ie W .   C .   Ob se rv a ti o n o ti me   d o ma i n   d a ta o n   t h e   W e ll tu rb i n e   in   th e   isla y   wa v e   p o we p l a n t ,   . In P ro c e e d in g o f   th e   e ig h th   In tern a i o n a l   Off sh o re   a n d   p o l a En g in e e rin g   C o n f e re n c e s.M o n tri a l,   Ca n a d a :   In tern a ti o n a S o c iety   o f   O ff sh o re   a n d   P o lar E n g in e e rs,  1 9 8 8 .   p p . 1 2 ~ 1 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.