廣袤的海洋中蘊涵著豐富的可再生能源,其中波浪能擁有儲量巨大、能流密度高的特點,具有十分廣闊的發(fā)展前景。而振蕩水柱式(OWC)波能轉(zhuǎn)換裝置以其結(jié)構(gòu)形式簡單且功能多樣的特點,已成為目前世界上海岸及近海區(qū)域應用最為廣泛的波能轉(zhuǎn)換裝置。雖然OWC的研發(fā)已取得了多項成果,但是仍存在發(fā)電效率低,且欠缺極端波作用下OWC的生存能力的研究。本文主要基于開源CFD平臺OpenFOAM開展波浪與OWC相互作用的數(shù)值模擬,對波浪作用下OWC的水動力性能進行研究與優(yōu)化,希望提高OWC的能量轉(zhuǎn)換效率和研究極端波作用下OWC的生存能力,主要內(nèi)容如下:首先,基于waves2foam求解器建立了能準確模擬波浪與結(jié)構(gòu)物相互作用的二維數(shù)值水槽。分別進行了造波驗證、波浪與OWC相互作用的模擬,并與理論值及物理模型試驗進行對比,驗證了本文數(shù)值模型計算的可靠性與準確性,為后續(xù)工作開展奠定基礎(chǔ)。其次,對規(guī)則波作用下二維離岸式OWC的水動力性能進行研究,主要通過與傳統(tǒng)OWC模型對比,研究OWC前后墻非對稱布置以及底端圓角處理對OWC裝置能量捕獲效率以及附近流場流態(tài)的影響。結(jié)果表明在非對稱布置模型基礎(chǔ)上添加圓角處理可抑制前后墻處渦的...

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 振蕩水柱裝置能量轉(zhuǎn)換效率研究現(xiàn)狀
        1.2.2 振蕩水柱裝置受力研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要內(nèi)容
2 數(shù)值模型
    2.1 兩相流模擬的數(shù)值模型
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 自由面處理
    2.2 數(shù)值波浪水槽的模擬
        2.2.1 速度入口造波
        2.2.2 阻尼消波
        2.2.3 松弛區(qū)消波
    2.3 透射系數(shù)與反射系數(shù)的求解
    2.4 能量轉(zhuǎn)換效率的求解
    2.5 本章小結(jié)
3 模型驗證
    3.1 網(wǎng)格收斂性驗證
    3.2 規(guī)則波的模擬
        3.2.1 微幅波的模擬
        3.2.2 二階Stokes波的模擬
    3.3 OWC能量捕獲效率驗證
        3.3.1 計算模型的設置
        3.3.2 結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
4 規(guī)則波作用下離岸式OWC的能量轉(zhuǎn)換效率研究
    4.1 圓角處理對OWC能量轉(zhuǎn)換效率的影響
        4.1.1 數(shù)值模型的構(gòu)建及網(wǎng)格劃分
        4.1.2 腔室內(nèi)空氣壓強對比與開孔空氣流速對比
        4.1.3 能量轉(zhuǎn)換效率對比
    4.2 圓角處理疊加非對稱布置對OWC能量轉(zhuǎn)換效率的影響
        4.2.1 數(shù)值模型的構(gòu)建及網(wǎng)格劃分
        4.2.2 結(jié)果分析
    4.3 本章小結(jié)
5 聚焦波作用下離岸式OWC的荷載研究
    5.1 聚焦波的模擬
        5.1.1 聚焦波浪的造波方法
        5.1.2 數(shù)值水槽模型的構(gòu)建
        5.1.3 網(wǎng)格的劃分
        5.1.4 造波驗證
    5.2 聚焦波作用下OWC的荷載分析
        5.2.1 數(shù)值模型的構(gòu)建及網(wǎng)格劃分
        5.2.2 壓力測點布置
        5.2.3 OWC前后墻的荷載分析
        5.2.4 OWC頂板的荷載分析
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3934623