WEC-透空式防波堤集成装置能量转换效率研究

发布时间：2021-04-08 06:12

　　基于成本共享理念的波浪能发电装置（WEC）的开发与设计为降低建设成本提供了新的研究思路,应用计算流体力学方法对在透空箱式防波堤前附加垂荡浮子的集成装置进行数值模拟研究,主要研究了流体黏性和非线性PTO系统以及浮子形状对此类集成装置能量转换效率的影响。结果表明,此类集成装置可以获得较高的波能捕获宽度比（CWR）,最高可达0.7,可以较好地利用反射波波能。共振区间上受黏性影响较大,相比于线性无黏理论解,CWR下降明显;实现了2种非线性PTO系统的模拟,有待于进一步的优化未获得更高的CWR值;浮子形状优化效果明显,采用圆底形浮子受黏性影响更小,可以获得更大的CWR值。此种集成模型的模拟和研究可以为新型防波堤设计和现有防波堤的改造提供思路和参考。 

【文章来源】：海岸工程. 2020,39(01)

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

重叠网格

线性PTO阻尼模型,Coulomb阻尼模型

参考赵玄烈等[3]给出的结构参数构建模型,模型基本布置如图 3,水深h=10 m,浮子宽度a1=2 m,后方固定式防波堤宽度a2=6 m,浮子与防波堤间距离D=1 m,浮子吃水深度d1=1 m,防波堤吃水深度 d2=2.5 m。此模型的模拟工作难点在于动网格的处理方法,因附属浮子与固定箱式防波堤的距离较近,且共振时浮子运动响应较大。OpenFOAM中传统的随体网格变形不适用于此类在靠近固定边界处的局部网格变形过大的模拟工作。OpenFOAM-v1906版本中的重叠网格的功能,可适用于海洋工程浮式结构物的模拟工作,因此本文应用此种网格更新方式。同时可以利用OpenFOAM-v1906中的速度入口造波边界进行数值波浪水槽的构建。入口U边界条件为waveVelocity,相体积分数边界条件为waveAlpha,压力边界条件为fixedFluxPressure。 重叠网格区域边界类型为overset。浮子边界为固壁边界条件。自由液面和重叠网格区域进行如图 4的加密处理以满足计算精度要求,网格总数为136 050,近壁面网格大小为0.1 m。时间步长控制采用自动调整时间步长,最大库朗数为0.5。图4 附属结构形式装置附近重叠网格划分情况

【参考文献】：
期刊论文
[1]动力输出系统（PTO）对集成波能转换装置式防波堤消波性能及波能捕获率影响研究[J]. 毛艳军,马哲,程勇,翟钢军.  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)

博士论文
[1]船桨舵相互作用的重叠网格技术数值方法研究[D]. 沈志荣.上海交通大学 2014



本文编号：3125013