در این تحقیق پدیده کاویتاسیون در پمپ آب برج خنک کن نیروگاه مشهد به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این تحلیل جریان بصورت اغتشاشی و تراکم ناپذیر در نظر گرفته شده است. طراحی پروفیل پره های پمپ با استفاده از نرم افزار cfturbo، شبکه بندی هندسه با استفاده از نرم افزار gambit و حل معادلات حاکم با استفاده نرم افزار تجاری fluent صورت گرفته است. الگوریتم simplec برای برقراری ارتباط بین سرعت و فشار، مدل rng k-? برای مدل کردن اغتشاشات و مدل چهارچوب مرجع متحرک برای اعمال چرخش سیال استفاده شده اند. برای شبکه بندی هندسه مسأله از شبکه های غیر سازمان یافته مثلثی استفاده شده است. در این تحقیق تاثیر دور پمپ، دبی سیال و دمای سیال روی پیدایش کاویتاسیون بررسی شده است. کانتورهای فشار برای دبی های مختلف پمپ نشان دادند که با کاهش دبی طبق رابطه برنولی، فشار مجموعه بالا می رود. خطوط جریان ناحیه حل نشان دادند که در قسمت نوک پره ها گردابه های نوک پره بوجود می آیند. در قسمت پره های ثابت نیز تغییر انرژی جنبشی سیال به انرژی فشاری موجب پیدایش گردابه و جریان ثانویه می شود. خطوط جریان مقاطع برش خورده در دبی های مختلف و دورهای مختلف پمپ نواحی شکل گیری گردابه ها را نشان داده اند. افزایش دور پمپ ناحیه کاویتاسیون را از قسمت مکش پمپ به لبه انتهایی پره ها سوق داده است. افزایش دمای سیال تاثیر بسیار ناچیزی در منطقه کاویتاسیون روی پره داشته است. برای جریان با دبی کم ، کاویتاسیون از نوک مخروط پمپ شروع شده و با افزایش دبی به نوک پره ها رسیده است. با افزایش بیشتر دبی، منطقه کاویتاسیون روی پره وسیع تر شده است.

امروزه استفاده از شناورهای تندرو کاربری های متفاوتی یافته است. یکی از هدف های مهم در راستای طراحی و ساخت این دسته از شناورها، دست یابی به سرعت های بالاتر می باشد؛ لذا روش های مناسب کاهش درگ کمک شایانی جهت نیل به این هدف خواهند نمود. روش های گوناگونی به منظور کاهش درگ در شناورهای تندرو معرفی شده اند که یکی از این روش ها ایجاد تونل های جانبی طولی در بدنه ی شناور می باشد. در این روش شکل معمول (تک بدنه ی) این دسته از شناورها تغییر می کند. در این مطالعه اثرات افزودن تونل به یک شناور تک بدنه موجود با هدف کاهش درگ مورد بررسی قرار گرفته است که برای این منظور از نرم افزار تجاری انسیس فلوئنت استفاده شده است. در این کد تجاری به منظور تحلیل جریان از روش حجم محدود استفاده شده، برای بررسی توزیع دو فاز سیال نیز از روش حجم سیال استفاده می شود. الگوریتم سیمپل به منظور برقراری ارتباط بین سرعت و فشار، مدل rng برای مدل کردن اغتشاشات استفاده شده است. برای اعتبار سنجی نتایج، از روش سویتسکی استفاده شده است. مقایسه نیروهای درگ بدست آمده با روش سویتسکی نشان دهنده دقت بالای شبیه سازی حاضر می باشد. با توجه به نتایج به دست آمده از تحلیل ها، افزودن تونل های جانبی تأثیر قابل ملاحظه ای بر روی کاهش درگ خواهند داشت. در ضمن تغییرات زاویه ی تریم شناور نیز در دو حالت بدون تونل و با تونل مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است.

در این رساله انتقال حرارت و افت فشار در یک مبدل حرارتی با لوله با موج مارپیچی بهمراه نانوسیال سیلیکا و آلومینا به صورت تجربی بررسی شده است. متغیرهای موجود شامل عدد رینولدز جریان، درصد حجمی نانوذرات، عمق و گام موج مارپیچی لوله ها می باشد. محدوده عدد رینولدز بین 5000 تا 20000، عمق موج مارپیچی بین 5/0 تا 5/1 میلی متر، گام موج مارپیچی بین 5 تا 8 میلی متر و غلظت نانوذرات بین صفر تا 1 درصد حجمی بوده است. نتایج به صورت عدد ناسلت، ضریب بی بعد اصطکاکی، عدد ناسلت نسبی و ضریب انتقال حرارت برای انرژی پمپاژ یکسان ارایه شده است. نتایج نشان دهنده افزایش انتقال حرارت با افزودن نانوذرات به سیال پایه می باشد بطوریکه تاثیر آن برای لوله ها با موج مارپیچی با عمق بزرگ تر و گام کوچک تر چشمگیرتر است. استفاده از لوله های با موج مارپیچی و نانوذرات به طور همزمان در اعداد رینولدز کوچک تر دارای راندمان انتقال حرارت ( انتقال حرارت برای انرژی پمپاژ یکسان) بهتری می باشند. در صورتیکه استفاده از نانوذرات در لوله صاف در اعداد رینولدز بالاتر دارای راندمان بهتری می باشد. عدد ناسلت و راندمان انتقال حرارت با استفاده از نانوذرات آلومینا بیشتر از نانوذرات سیلیکا می باشد. مقدار انتقال حرارت و راندمان انتقال حرارت برای نانوسیال سیلیکا با درصد حجمی 1% کمتر از درصد حجمی نیم درصد می باشد. علت آن تاثیر نامطلوب خوشه شدن نانوذرات سیلیکا می باشد. ماکزیمم مقدار انتقال حرارت برای انرژی پمپاژ یکسان (r3) برای لوله با موج مارپیچی حدود 240% می باشد. حل عددی برای سه لوله مختلف تحت شار حرارتی ثابت بوسیله یک نرم افزار تجاری و با روش دوفازی مخلوط جهت مدلسازی نانوذرات آلومینا انجام شده است که نتیجه حائز اهمیت آن مشاهده جریان ثانویه در این لوله ها بوده است. نتایج عددی روند کلی تغییرات ضریب انتقال حرارت بدست آمده در نتایج تجربی را تایید می کنند.

موتورهای الکترکی بعنوان سیستم محرکه اصلی صنایع از تجهیزات مورد استفاده در لوازم خانگی گرفته تا صنایع پیشرفته نظیر هوافضا (از جمله موشک، هواپیمای بدون سرنشین، جت، ربات ها و ....)، همواره در حال تغییر و تحول هستند. طراحی هر نوع ماشین الکتریکی با هدف خاصی صورت گرفته و در نهایت طراح به دنبال این است تا نتایج حاصل طراحی جوابگوی نیاز مورد نظر بوده و از نظر مشخصه های خروجی و راندمان بهینه باشد. از بین انواع مختلف موتورهای الکتریکی، موتور سنکرون مغناطیس دائم (pmsm) بخاطر داشتن مزایایی از قبیل: ساختار ساده، هزینه تولید پایین، فشردگی و چگالی شار بالا، تلفات کم و عملکرد خوب سیستم درایو در بسیاری از کاربرد های صنعتی، نیرو محرکه زیر دریایی، ماشین های cnc، رباتیک و سیستم های تولید اتوماتیک در صنعت استفاده می شوند. از سوی دیگر، می توان سرعت موتور سنکرون را از طریق تغییر فرکانس میدان مغناطیسی دوار که سرعت سنکرون نامیده می شود کنترل نمود. در دهه های اخیر تلاش های زیادی توسط محققین جهت دستیابی به روش مناسب جهت بهینه سازی انواع ماشین های الکتریکی صورت پذیرفته است که منجر به ابداع روش هایی همچون الگوریتم زنبور، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم اجتماع ذرات و.... شده است. همچنین از مدل سازی به روش اجزاء محدود به عنوان یک مدل ریاضی بجای ساخت یک نمونه واقعی که از لحاظ هزینه ارزانتر و زمان کمتری می برد استفاده می شود. روش اجزاء محدود علی رغم حجم محاسباتی زیاد، از دقت بالاتری برخوردار می باشد. این روش از معادلات میدان جهت مدل سازی سیستم های فیزیکی استفاده می کند. در این پایان نامه به تحلیل و طراحی بهینه موتور سنکرون سه فاز مغناطیس دائم جهت کاربرد در سامانه های فضائی پرداخته می شود. در ابتدا مشخصات مربوط به موتورهای مورد کاربرد در صنایع هوافضا مورد بررسی قرار گرفته و سپس روابط مربوط به طراحی مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت و موتور موردنظر توسط الگوریتم زنبور بهینه می گردد تا کمترین حجم و همچنین بیشترین بازده و چگالی توان را داشته باشد. به عبارتی با بهینه کردن ابعاد ماشین (از جمله قطر استاتور، طول آهنربا، قطر روتور، طول شکاف هوایی و ....) و در نظر گرفتن محدودیت های سیم پیچی، نسبت به افزایش راندامان و کاهش وزن اقدام می شود. همچنین مدل سازی دقیق خواص حرارتی یک موتور الکتریکی نیز کاملا به ابعاد موتور حساس است. پس از بهینه سازی، توسط تحلیل اجزای محدود (fea)، به بررسی جنبه های تحلیل مغناطیسی و حرارتی موتور پرداخته می شود. در نهایت مقایسه بین نتایج به دست آمده از تحلیل اجزای محدود با الگوریتم های بهینه سازی کارائی روش ارائه شده را تائید می نماید.

تعیین ضرایب هیدرودینامیکی برای یک سازه دریایی، جهت یافتن معادله پاسخ حرکت سازه به امواج ورودی برخورد کننده به آن، از اهمیت بالایی برخوردار است. این ضرایب در طراحی و ساخت بهینه یک شناور دریایی نقشی مهم و اساسی ایفا می کنند. به خصوص در زمینه سامانه های مبدل انرژی موج که شکل بدنه شناور تأثیر زیادی در توان خروجی بهینه این سامانه ها دارد. هدف از این مطالعه شبیه سازی عددی یک هندسه شماتیک از این سامانه سه درجه آزادی به کمک روش المان مرزی و روش مرسوم اویلری-لاگرانژی در استخر موج عددی است. برای حل مسئله از کد عددی نوشته شده به زبان متلب استفاده گردیده است. بررسی پروفیل موج در سطح آزاد، تعیین فشار، نیروها و گشتاورهای وارد بر سامانه، و درنهایت تعیین ضرایب هیدرودینامیکی از اهداف این پایان نامه به شمار می روند. برای اعتبارسنجی کد عددی نوشته شده، مسائل پیستون موج ساز و امواج پیش رونده اِیری به طور جداگانه بررسی شده اند. نتایج عددی حاصل، با نتایج حل تحلیلی برای هر یک از مسائل اعتبارسنجی گردیده اند. روش المان مرزی، مبتنی بر گسسته سازی یک معادله انتگرالی می باشدکه این معادله انتگرالی، از لحاظ ریاضی، معادل با معادله دیفرانسیل پاره ای حاکم بر مساله است. علت استفاده از روش عددی المان مرزی، مزیت هایی است که این روش، به خصوص در حل مسائل مقدار مرزی و سطح آزاد نسبت به سایر روش های عددی، مانند روش المان محدود، روش تفاضل محدود و ... دارا می باشد. به عنوان یکی از مزایای اصلی روش المان مرزی، می توان به این نکته اشاره کرد که در این روش، به جای اینکه کل فضا یا ناحیه حل مش بندی شود، فقط مرزهای ناحیه حل مش بندی می شوند که در این حالت، تعداد مش ها بسیار کمتر خواهد بود و همین موضوع، باعث افزایش چشمگیر سرعت حل و کاهش هزینه محاسبات خواهد شد.

تصلب شرایین یکی از انواع بیماری های عروقی است که به عنوان یکی از عوامل اولیه در شکل گیری بسیاری از بیماری ها و سکته های قلبی شناخته می شود. در این بیماری با گذشت سال ها و به سبب شکل گیری پلاکت ها در درون شریان ها، امکان بسته شدن کامل شریان فراهم می شود. مطالعه ی دینامیک جریان خون در مجاری دارای گرفتگی، امکان تشخیص بیماری های عروقی را فراهم می سازد و حتی در مواردی که این قبیل بیماری ها در مراحل اولیه و قبل از بحرانی شدن گرفتگی شناخته شوند، دیگر نیازی به جراحی، جهت درمان بیماری نمی باشد. لذا در این پژوهش روش عددی به عنوان ابزاری قدرتمند در بررسی پارامترهای تأثیرگذار و نیز اثرات نامطلوب گرفتگی مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا به منظور برآوردن خواسته های مطرح شده، یک مدل نامتقارن مجرای دارای گرفتگی (به عنوان یک مدل گرفتگی واقعی) با ویژگی های هندسی و شرایط جریانی(آرام و دایمی) مشابه با مطالعه ی آزمایشگاهی موجود، به کمک شبیه سازی عددی و در قالب توسعه ی یک کد کامپیوتری بررسی شده، نتایج به دست آمده از شبیه سازی عددی با نتایج تجربی افت فشار صحه گذاری می شوند. البته شایان توجه است که اثرات گرفتگی در یک مدل متقارن در مقایسه با یک گرفتگی نامتقارن (با میزان گرفتگی یکسان) متفاوت بوده، لذا تحلیل عددی گرفتگی متقارن نیز جهت ارائه ی مقایسه های کمی مورد نظر قرار گرفته است. در توسعه ی کد کامپیوتری جهت شبیه سازی عددی مسئله، معادلات حاکم پس از گسسته شدن در شبکه های غیر جابجا شده، به روش حجم محدود و در مختصات عمومی منحنی الخط حل می شوند. به منظور تولید شبکه ی محاسباتی، روش دیفرانسیلی بیضوی به کار گرفته شده است. در کلیه ی تحلیل ها، خون یک سیال نیوتونی فرض می شود. در پایان نیز به منظور دست یابی به نتایج کمی و کیفی، اثرات تغییرات عدد رینولدز بر ویژ گی های جریان مانند تنش برشی دیواره ای، طول ناحیه ی جدایش، جریان چرخشی، سرعت ماکزیمم و فشار در گرفتگی واقعی و همچنین مقایسه ی نتایج با نتایج حل جریان در گرفتگی ساده سازی شده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد کاهش سطح مقطع در گلویی موجب افزایش گرادیان سرعت در دیواره ها شده که افزایش شدید تنش برشی را درپی خواهد داشت. همچنین با عبور جریان خون از ناحیه ی گرفتگی، افت ناگهانی فشار در محل گرفتگی مشاهده می شود که با افزایش عدد رینولدز افزایش بیشتری یافته و از عوامل بسیار تاًثیرگذار در پیشرفت بیماری های عروقی به شمار می آید. وجود گرفتگی های واقعی مانند مدل بررسی شده در این پژوهش، باعث بر هم زدن تقارن جریان و در نتیجه تشکیل نواحی چرخشی و گردابه هایی در پایین دست جریان می شود. شایان ذکر است، وقوع این پدیده های فیزیولوژیکی در مدل گرفتگی واقعی باعث پیشرفت انواع بیماری های عروقی ناشی از تصلب شرایین خواهد شد که در گرفتگی های ساده با شکل هندسی متقارن با این شدت دیده نمی شود.

این پایان نامه، شبیه سازی عددی و ترمودینامیکی پیل های سوختی پلیمری انتها بسته کاتدی را ارائه می نماید. این نوع پیل های سوختی که به سبب دمای پایین، جامد بودن غشاء و مشکلات زیست محیطی کم تر، به طور قابل ملاحظه ای در مقایسه با سایر انواع پیل های سوختی دارای جذابیت می باشند، امروزه از نظر کاربرد در موارد خاصی مانند محیط های بسته و به ویژه استفاده در کاربردهای رادارگریز، مورد توجه قرار گرفته اند. پیل های سوختی پلیمری که در حالت انتها بسته کار می کنند، به دلیل حدف سیستم های چرخش سوخت و رطوبت زن های خارجی، از نظر وزن، حجم و هزینه نسبت پیل های سوختی معمولی شرایط بهتری دارند. البته کارکردن در حالت انتها بسته مشکلاتی را در زمینه مدیریت آب و در نتیجه عملکرد الکتریکی سیستم به وجود می آورد که مدیریت مناسب بر روی زمان تخلیه در این نوع پیل های سوختی مشکلات نام برده را برطرف می سازد. شایان ذکر است که استفاده از پیل های سوختی انتها بسته شرایطی را فراهم می نماید تا سوخت و اکسیدکننده به میزان مصرف وارد پیل سوختی شوند. در بیشتر موارد قسمت آند در پژوهش ها به عنوان سمت بسته مورد مطالعه قرار می گیرد اما در مطالعه حاضر قسمت کاتد پیل سوختی به عنوان سمت بسته در نظر گرفته شده است. در واقع، تعیین زمان مناسب برای تخلیه در این نوع از پیل های سوختی باعث بهبود عملکرد سیستم می شود که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است. انباشتگی آب در پیل های سوختی انتها بسته کاتد که بیشتر از سمت آند است، تأثیر منفی بر روی عملکرد و ولتاژ سل دارد. بنابراین، مدیریت گاز و آب در این دسته از پیل های سوختی مهم بوده و زمان شروع تخلیه و مدت زمان آن روی عملکرد سل تأثیرگذار خواهد بود؛ لذا، میزان تأثیر انسداد لایه ی پخش گاز و کانال با آب انباشته شده بر روی عملکرد سل و افت ولتاژ آن و همچنین زمان تخلیه ی آب انباشته شده در این پژوهش مورد بررسی قرارگرفته، شرایط عملکردی پیل سوختی در قالب منحنی هایی ارائه شده است. در این شبیه سازی، کانال مستقیم کاتد و لایه پخش گاز به عنوان فضای محاسباتی در نظر گرفته شده و از مدل مخلوط چندفازی برای مدل کردن کسر جرمی اشباع استفاده شده است. به منظور دست یابی به این مهم، از روش عددی حجم محدود و تحلیل ترمودینامیکی برای شبیه سازی استفاده شده است. براساس تحلیل ترمودینامیکی، منحنی افت ولتاژ برای چگالی جریآن ها، دماها و سطوح فعال مختلف مورد بررسی قرارگرفته است. در شبیه سازی عددی نیز منحنی های افت ولتاژ برجسب زمان مورد مطالعه قرار گرفته و کیفیت مناسبی را نشان داده است. با تحلیل این نمودارها، زمان مناسب برای تخلیه مورد بررسی قرار گرفت که مهم ترین پارامتر در پیل های سوختی انتها بسته است.

حرکت شناور در هنگام مانور یکی از پیچیده ترین مباحث هیدرودینامیکی می باشد. این حرکت عمدتاً غیر خطی بوده و مدل سازی آن نیز با پیچیدگی های زیادی همراه است. حل تحلیلی معادلات حاکم بر این جریان ها امکان پذیر نبوده و اندازه گیری های آزمایشگاهی نیز با هزینه های بالایی همراه می باشد. در این تحقیق مدل سازی عددی حرکت مانور شناور بر اساس دینامیک سیالات محاسباتی ارائه شده است. روش گسسته سازی معادلات از نوع حجم محدود بوده و در شبیه سازی آشفتگی از مدل k-? sst استفاده شده است. اهدافی از قبیل پارامترهای مهم در مانور دور زدن که شامل زاویه دریفت، پیشروی، جابجایی، قطر تاکتیکی، قطر چرخش پایا، بررسی کوچک ترین قطر تاکتیکی در تراست مشخص، شبیه سازی حرکت مانور شناور در نیروهای تراست مختلف مورد بررسی قرار می گیرند. هدف از این بررسی شناخت هرچه بهتر رفتار مانوری این شناور در شرایط آب آرام است که در بهبود کارایی شناور تاثیر عمده ای دارد. از مهم ترین نتایج به دست آمده در این شبیه سازی می توان به حداقل شعاع دور زدن در نیروی تراست مورد بررسی یاد کرد که با افزایش نیروی تراست یا کاهش زاویه سکان افزایش می یابد.

با توجه به گسترش روزافزون استفاده از شناورهای تندرو در کاربردهای نظامی و غیر نظامی، حفظ تعادل و پایداری این دسته از شناورها در مقابله با تلاطم امواج، همواره یکی از مباحث مهم به شمار می رود. مهم ترین اثرات تلاطم امواج دریا بر روی این دسته از شناورها، در قالب ایجاد نوسان های اجباری در جهت رول و پیچ شناور نمایان می شود که این موضوع با حساسیت بیشتری در شناورهای نظامی، از دو دیدگاه راحتی خدمه و امکان استفاده ی بهینه از تسلیحات، قابل بیان و ارزیابی است. در این راستا انتخاب یک سامانه ی پایدارساز مناسب به منظور کنترل رول و پیچ در شناورهای نظامی که مجهز به تسلیحات گوناگون برای دفاع و حمله در شرایط اضطراری می باشند، از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این پژوهش با در نظر گرفتن ویژگی های منحصر به فرد شناورهای تندرو اقدام به انتخاب یک سامانه ی پایدارساز بهینه برای این گروه از شناورها شده است. برای این که بتوان به انتخابی جامع دست یافت، مشخصه های اساسی از منظر شرایط دریا و شرایط شناور مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است و پس از امتیازدهی هر مشخصه (با توجه به اهمیت وزنی آن) انتخاب بهینه صورت پذیرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده، جایروهای ضد غلتش به عنوان بهترین گزینه برای کاهش غلتش شناورهای تندرو انتخاب گردید. جایروی ضد غلتش بر مبنای مفاهیم ژیروسکوپی و با استفاده از ممان حاصل از فلایویل، گشتاوری مخالف با گشتاور موج ایجاد می کند و جلوی رول ناخواسته ی شناور را می گیرد. نخستین گام در طراحی جایروی ضد غلتش، طراحی فلایویلی است که با توجه به گشتاور حاصل از امواج دریا و سرعت زاویه ای موج، گشتاور مناسبی را برای کاهش غلتش شناور اعمال نماید. با توجه به این که گشتاور بازگرداننده ی جایرو رابطه ی مستقیمی با ممان اینرسی جرمی فلایویل دارد، برای افزایش گشتاور بازگرداننده، باید یک فلایویل با ممان اینرسی بالا برگزید؛ در مقابل، افزایش ممان اینرسی، باعث افزایش جرم فلایویل نیز می شود؛ لذا انتخاب هندسه ی بهینه ی فلایویل به شکلی که در کنار سبکی دارای ممان اینرسی بالایی نیز باشد از اهمیت به سزایی برخوردار است. از طرفی دیگر، ممان اینرسی به توزیع جرم نیز وابسته است. بر این اساس، ابتدا چند هندسه در جرم یکسان پیشنهاد می شود و بر اساس ممان اینرسی ایجاد شده، بهترین هندسه انتخاب می شود. در ادامه با در نظر گرفتن شرایط امواج خلیج فارس، از الگوریتم ژنتیک چندهدفه با مرتب سازی نامغلوب برای بهینه سازی ابعاد هندسه ی فلایویل استفاده شده است؛ به طوری که ابعاد به دست آمده برای هندسه ی فلایویل، کم ترین جرم و بیشترین ممان اینرسی را تولید کند. در انتها، نیز تاثیر جایرو بر زاویه ی هیل و شعاع دور زدن شناور مدل مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که استفاده از جایروی ضد غلتش، باعث افزایش 12 درصدی زاویه ی هیل و کاهش 31 درصدی شعاع دور زدن شده است.

انجام آزمایش برروی مبدل های انرژی موج مطمئن ترین راه برای ارزیابی سناریو های مختلف عملکردی، طراحی و بهینه سازی است. استخر موج از جمله تجهیزات آزمایشگاهی است که سناریوهای مختلف برهم کنش مبدل های انرژی موج و امواج در آن آزمایش می شود. اما هزینه ی بالای ساخت مدل های مختلف و همچنین ایجاد چینش های آزمایشگاهی متفاوت، معضل مهمی در استفاده از روش آزمایشگاهی است. جایگزینی روش های آزمایشگاهی با ابزارهای تئوری راه حل مطلوبی برای کاهش هزینه ی مطالعه بر سناریو های مختلف می باشد. در تحقیق حاضر ابزاری عددی توسعه داده شده است تا بتواند در چارچوب فرضیات و مدل های تئوری، رفتار اجسام شناور در استخر موج سه بعدی را شبیه سازی کند. فرضیات جریان غیرلزج و غیرچرخشی بر مدل مکانیک سیالاتی و امواج-کوچک دامنه بر رژیم امواج حادث، حاکم است. بر پایه ی این فرضیات مدل حاکم بر مکانیک سیالات مسئله به معادله ی لاپلاس سه بعدی کاهش می یابد. برای حل معادله ی لاپلاس سه بعدی از روش معادله ی انتگرال مرزی خطی، که قابلیت اطمینان آن در ادبیات هیدرودینامیک دریایی اثبات شده است، استفاده شده است. برای مطالعه ی دینامیک گذرای جسم شناور آزاد، حرکت گذرای جسم با معادله کامینز مدل سازی می شود. این معادله با سیستم های دینامیکی در نرم افزار سیمیولینک جایگزین شده است. برای تعیین هویت این سیستم ها از ارتباط بین ضرایب معادله کامینز با ضرایب هیدرودینامیکی وابسته به فرکانس، حاصل از حل معادله ی انتگرال مرزی سه بعدی استفاده شده است. بالاآمدگی امواج تولید شده توسط موج ساز در مکان جسم در استخر، به عنوان تحریک (ورودی) سیستم دینامیکی و جابجایی جسم به عنوان خروجی آن در نظر گرفته شده است. برای محاسبه ی بالاآمدگی آب مسئله ی تولید امواج در استخر موج توسط موج ساز فلپ به روش معادله ی انتگرال مرزی و در چارچوب فرضیات قبلی حل شده است. ویژگی روش های استفاده شده هزینه ی محاسباتی اندک آن ها برای شبیه سازی طیف وسیعی از سناریو های آزمایشگاهی است. برای نمایش کاربرد رویه ی پیشنهادی، دو نوع تست آزمایشگاهی تباهی آزاد و حدوث امواج بر جسم شناور آزاد در حال هیو مورد مطالعه قرار گرفت. از جمله نتایج مهم به دست آمده در تست مجازی جسم شناور آزاد هیو آن است که در کورس ثابت موج ساز با افزایش دور موتور جسم جابجایی و نیرو های بزرگتری را تجربه می کند. از سوی دیگر در دور موتور ثابت با افزایش کورس موج ساز، جسم جابجایی و نیرو های بزرگتری را تجربه می کند که نسبت بزرگی این کمیت ها با نسبت بزرگی کورس هم مرتبه است.

برای نصب توربین های بادی بر روی سطح دریا نیاز به انتخاب صفحات شناور مناسب می باشد. با توجه به اهمیت انتخاب صفحات شناور، در این مطالعه شبیه سازی عددی چندین هندسه مختلف برای صفحات شناور با سه درجه آزادی در نظر گرفته شده است که در نهایت هندسه ای که کم ترین تأثیرپذیری را از امواج دارد، به عنوان هندسه ی مناسب انتخاب شده است. به منظور شبیه سازی عددی مسئله، از کد توسعه یافته در محیط نرم افزار متلب بر اساس روش المان مرزی (روش مرسوم اویلری - لاگرانژی) استفاده شده است. برای حرکت در راستای هیو و اسوی هندسه مربعی شکل نیروی کمتری را از امواج به توربین بادی منتقل کرده که در پی آن نوسانات کمتری نیز بر سامانه وارد خواهد شد، به همین دلیل مناسب ترین هندسه برای صفحه شناور در این دو راستا خواهد بود. همچنین برای حرکت رول اجباری، با اعمال زاویه چرخش یکسان به هر یک از هندسه های مورد مطالعه، هندسه ذوزنقه ای شکل با طول کوچک تر ضلع بالا نسبت به ضلع پایین، امواج و گشتار بزرگتری روی سطح آزاد و بدنه نسبت به دیگر هندسه ها به وجود آورده، که نشان خواهد داد این هندسه در برابر امواج قوی نوسانات کمتری داشته، به همین دلیل مناسب ترین هندسه برای صفحه شناور در راستای حرکت رول خواهد بود.