前墙结构对OWC气室捕能效果影响的数值研究

发布时间：2021-02-23 16:05

　　基于不可压缩黏性流体理论和VOF（Volume of Fluid）方法建立了二维数值波浪水槽模型,将模拟波形与波浪理论值进行对比,分析了模型可靠性,并利用该模型研究了5种不同前墙结构OWC气室在不同波高、周期时的出气口速度和气室内空气压强。基于模拟结果,从波能-动能转换效率和气室内空气压强角度分析了前墙结构对OWC气室的捕能效果的影响。结果表明:对于传统的直立型OWC气室,采用合适的前墙结构可有效提高OWC气室的捕能效果;相比三角截面（20D型,30D型）和矩形（Y型）截面前墙,采用椭圆截面（20TY型,30TY型）的前墙结构的捕能效果更优,且在周期较大（1.6和1.8 s）时其作用更显著,其波能-动能转换率相对Y型前墙结构气室平均提升37%;5种前墙结构不同的气室中,20TY型和30TY型前墙结构气室的捕能效果最优。 

【文章来源】：海岸工程. 2020,39(02)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

气室模型示意图

气室模型尺寸(mm)

各周期下不同模型的转换效率随波高的变化见图 5。由图5可见,在各周期下,20TY型和30TY型前墙气室的转换效率明显较高,且在周期为1.1和1.3 s时20TY型的转换效率高于30TY型。在周期1.3和1.6 s时,30D型的转换效率优于Y型,1.8 s时低于Y型;各工况下20D型前墙气室的转换效率相对于Y型没有明显优势。在周期1.8 s的情况下,波高0.20 m时,20D型、30D型前墙气室的转换效率分别为Y型的1.07倍和0.92倍,而20TY型、30TY型前墙气室的转换效率分别为Y型的1.46倍和1.61倍,波高0.10 m时30TY型前墙气室的转换效率高于Y型前墙气室90%。各工况下20TY型、30TY型前墙气室的转换效率相对Y型前墙结构气室平均提升了 37%。3.2 4种周期下不同模型的气室内压强

【参考文献】：
期刊论文
[1]离岸式振荡水柱波能装置的理论及数值研究[J]. 胡杭辉,邓争志,姚炎明,赵西增.  浙江大学学报(工学版). 2019(02)
[2]振荡水柱装置前墙形状对能量转化效率影响的数值模拟[J]. 郑艳娜,刘德兴,陈昌平,詹坤,刘心媚.  中国海洋平台. 2018(04)
[3]Effects of Rotor Solidity on the Performance of Impulse Turbine for OWC Wave Energy Converter[J]. 刘臻,赵环宇,崔莹.  China Ocean Engineering. 2015(05)
[4]带收缩水道的沉箱防波堤兼OWC装置结构形式的研究[J]. 秦辉,王永学,王国玉.  水运工程. 2013(08)
[5]不规则波作用下OWC沉箱气室捕能效果研究[J]. 史宏达,焦建辉,刘臻,杨国华.  中国海洋大学学报(自然科学版). 2012(Z1)
[6]振荡水柱波能发电装置气室的三维数值模拟研究[J]. 纪君娜,刘臻,纪立强.  海岸工程. 2011(02)
[7]新型沉箱防波堤兼作岸式OWC波能装置的设计及稳定性研究[J]. 史宏达,杨国华,刘臻,李海锋.  中国海洋大学学报(自然科学版). 2010(09)

硕士论文
[1]梳式防波堤兼作波能发电装置的设计与研究[D]. 吕若辰.天津大学 2014



本文编号：3047857