基于成本共享理念的波浪能發(fā)電裝置（WEC）的開發(fā)與設(shè)計為降低建設(shè)成本提供了新的研究思路,應(yīng)用計算流體力學(xué)方法對在透空箱式防波堤前附加垂蕩浮子的集成裝置進(jìn)行數(shù)值模擬研究,主要研究了流體黏性和非線性PTO系統(tǒng)以及浮子形狀對此類集成裝置能量轉(zhuǎn)換效率的影響。結(jié)果表明,此類集成裝置可以獲得較高的波能捕獲寬度比（CWR）,最高可達(dá)0.7,可以較好地利用反射波波能。共振區(qū)間上受黏性影響較大,相比于線性無黏理論解,CWR下降明顯;實現(xiàn)了2種非線性PTO系統(tǒng)的模擬,有待于進(jìn)一步的優(yōu)化未獲得更高的CWR值;浮子形狀優(yōu)化效果明顯,采用圓底形浮子受黏性影響更小,可以獲得更大的CWR值。此種集成模型的模擬和研究可以為新型防波堤設(shè)計和現(xiàn)有防波堤的改造提供思路和參考。 

【文章來源】：海岸工程. 2020,39(01)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

重疊網(wǎng)格

線性PTO阻尼模型,Coulomb阻尼模型

參考趙玄烈等[3]給出的結(jié)構(gòu)參數(shù)構(gòu)建模型,模型基本布置如圖 3,水深h=10 m,浮子寬度a1=2 m,后方固定式防波堤寬度a2=6 m,浮子與防波堤間距離D=1 m,浮子吃水深度d1=1 m,防波堤吃水深度 d2=2.5 m。此模型的模擬工作難點(diǎn)在于動網(wǎng)格的處理方法,因附屬浮子與固定箱式防波堤的距離較近,且共振時浮子運(yùn)動響應(yīng)較大。OpenFOAM中傳統(tǒng)的隨體網(wǎng)格變形不適用于此類在靠近固定邊界處的局部網(wǎng)格變形過大的模擬工作。OpenFOAM-v1906版本中的重疊網(wǎng)格的功能,可適用于海洋工程浮式結(jié)構(gòu)物的模擬工作,因此本文應(yīng)用此種網(wǎng)格更新方式。同時可以利用OpenFOAM-v1906中的速度入口造波邊界進(jìn)行數(shù)值波浪水槽的構(gòu)建。入口U邊界條件為waveVelocity,相體積分?jǐn)?shù)邊界條件為waveAlpha,壓力邊界條件為fixedFluxPressure。 重疊網(wǎng)格區(qū)域邊界類型為overset。浮子邊界為固壁邊界條件。自由液面和重疊網(wǎng)格區(qū)域進(jìn)行如圖 4的加密處理以滿足計算精度要求,網(wǎng)格總數(shù)為136 050,近壁面網(wǎng)格大小為0.1 m。時間步長控制采用自動調(diào)整時間步長,最大庫朗數(shù)為0.5。圖4 附屬結(jié)構(gòu)形式裝置附近重疊網(wǎng)格劃分情況

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]動力輸出系統(tǒng)（PTO）對集成波能轉(zhuǎn)換裝置式防波堤消波性能及波能捕獲率影響研究[J]. 毛艷軍,馬哲,程勇,翟鋼軍.  海洋工程. 2019(04)
[2]Geometrical Evaluation on the Viscous Effect of Point-Absorber Wave-Energy Converters[J]. CHEN Zhong-fei,ZHOU Bin-zhen,ZHANG Liang,ZHANG Wan-chao,WANG Shu-qi,ZANG Jun.  China Ocean Engineering. 2018(04)

博士論文
[1]船槳舵相互作用的重疊網(wǎng)格技術(shù)數(shù)值方法研究[D]. 沈志榮.上海交通大學(xué) 2014



本文編號：3125013