波能装置与浮式防波堤集成系统的水动力性能

发布时间：2021-02-12 02:31

　　为了研究波能装置与防波堤集成系统的发电与防波性能,使用粘性计算流体动力学软件Star-CCM+建立了二维数值波浪水槽模型。对比方箱在水槽中垂荡运动的实验结果,验证了数值模型,使用该模型研究了动力输出装置的阻尼为最优的情况下,方箱形、Berkeley-Wedge形、三角形和三角加挡板形4种不同底部形状对浮子防波性能和发电性能的影响。结果表明:浮子形状不对称的集成装置的防波和发电性能都要优于浮子形状对称的集成装置;三角加挡板形浮子的性能优越,具有成为理想的海岸保护与波能转换装置的巨大潜力。 

【文章来源】：哈尔滨工程大学学报. 2020,41(08)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

模型计算域和边界条件设置示意

本文在划分网格时,选用切割体网格单元生成器和棱柱层网格生成器来对模型进行网格划分,生成的网格如图2所示。液面加密区高度为1.5倍波高,液面过渡区为3倍波高。在物面周围设置10层棱柱层,总厚度为一个网格的宽度。2.3 模型收敛性与准确性验证

3个模型中浮式方箱的位移曲线如图3所示。由图可知,3条曲线基本吻合,仅在峰值和谷值处存在细微差别,且误差小于5%,说明3个模型的网格尺寸和时间步长都满足收敛性要求。为了节约计算时间,选用模型A的时间步长和网格尺寸来进行接下来的研究。为保证模型的入射波满足要求,本文对水槽中波面衰减情况进行了研究。图4给出了水槽空域模型沿波浪传播方向的波高分布,模型水深1 m,入射波高0.2 m,波浪频率4.58 rad/s。由图4可知,波浪沿传播方向衰减很小,波高最大衰减仅为3.5%,因此本文所用数值水槽模型的造波能力满足要求。

【参考文献】：
期刊论文
[1]U型振荡水柱波能装置气室内波高影响因素[J]. 耿敬,朱睿,李明伟,赵玄烈.  哈尔滨工程大学学报. 2020(01)
[2]Fully Nonlinear Time Domain Analysis for Hydrodynamic Performance of An Oscillating Wave Surge Converter[J]. SUN Shi-yan,SUN Shi-li,WU Guo-xiong.  China Ocean Engineering. 2018(05)
[3]多功能型波浪能装置研究进展[J]. 范亚宁,彭伟,郑金海.  可再生能源. 2018(04)
[4]海洋波浪能发电装置的研究现状与发展前景[J]. 张丽珍,羊晓晟,王世明,梁拥成.  湖北农业科学. 2011(01)
[5]复杂圆柱型波能装置能量转换特性研究[J]. 吴必军,盛松伟,张运秋,游亚戈.  哈尔滨工程大学学报. 2010(08)

博士论文
[1]非线性规则波中波能转换装置的水动力特征与能量转化效率研究[D]. 孙士艳.哈尔滨工程大学 2016



本文编号：3030110