碟形越浪式波能发电装置的三维数值模拟

发布时间：2022-01-01 19:30

　　基于计算流体力学软件的三维数值模拟技术,分析了碟形越浪式波能发电装置的越浪性能,通过构建基于水气两相VOF（Volume of Fluid）模型的三维数值波浪水槽对该装置进行三维数值模拟研究,数值计算结果与物理试验结果相互对比验证较为吻合,验证了所构建的三维数值波浪水槽的可靠性,通过考察装置的坡度、导流叶片个数、干舷高度对越浪性能的影响确定装置的最优结构参数。结果表明,在装置的斜坡面边缘增加回流板可减少波浪的反射,提高装置的越浪性能。在数值模拟中将装置的斜坡面边缘处安装回流板对碟形越浪式波能发电装置参数进行优化,通过分析回流板的长度对装置越浪性能的影响来探索最优回流板长度。 

【文章来源】：海岸工程. 2020,39(04)

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

优化后碟形越浪装置

碟形越浪装置还存在许多未探索和需优化的内容,且针对碟形越浪装置的数值模拟研究大多为二维数值模拟研究,而二维数值模拟存在一定的片面性和不全面性,很难反映实际情况,本文采用三维数值模拟研究方法,以碟形越浪式波能发电装置为研究对象,在规则波条件下,采用不同干舷高度和波高周期组合,进行装置的主要结构参数(包括坡度、导流叶片个数)对碟形装置的越浪性能的影响研究,得到装置的最优结构参数,进而优化碟形装置。1 三维数值波浪水槽

为验证本文所构建的三维数值波浪水槽的可靠性,对碟形越浪式波能发电装置进行数值模拟,并对比模拟结果与物理试验结果[9]。碟形越浪装置的主要结构参数如图2所示,其中Rc为干舷高度,Dm为蓄水池直径,Db为装置底盘直径,Df为装置吃水线长度,Hr为蓄水池高度,α为坡度角。入射波选择线性规则波,坡度比S=1∶1.25,干舷高度Rc=0.1 m,共计算了12组规则波工况(表1),其中H为波高,T为周期。在本次数值模拟研究中,对每一种工况进行至少10个波浪的检测,以保证数值模拟的结果的准确性。评价装置的越浪性能的主要参数指标是进入蓄水池的越浪量,为消除在模拟过程中波高的影响,对单宽越浪量q进行无量纲计算:

【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋可再生能源开发利用与技术进展[J]. 刘伟民,麻常雷,陈凤云,刘蕾,葛云征,彭景平,吴浩宇,王泉斌.  海洋科学进展. 2018(01)
[2]碟形越浪式波能发电装置的系统研究[J]. 黄燕,史宏达,刘臻.  海岸工程. 2012(03)
[3]越浪式波能发电装置的二维数值模拟研究[J]. 刘娅君,刘臻,泫汎洙,洪起庸,纪君娜.  水力发电学报. 2012(02)
[4]一种新型波能发电装置的运动响应计算[J]. 史宏达,刘栋,刘臻.  中国海洋大学学报(自然科学版). 2011(10)



本文编号：3562699