振荡浮子式双浮体波浪能装置的频域和时域分析
发布时间：2021-07-04 18:05
为有效利用波浪能发电,对振荡浮子式双浮体波浪能装置进行分析。在对海洋结构物频域和时域的基本理论和计算方法进行分析的基础上,以双浮体波浪能装置为研究对象,提出一套基于势流理论的ANSYS-AQWA方法,对振荡浮子式双浮体波浪能装置的振荡运动进行模拟计算。利用Fortran对ANSYS-AQWA软件进行二次开发,在考虑线性脉冲串输出（Pluse Train Output,PTO）阻尼影响的条件下,将数值计算结果与NREL的试验结果相对比。针对特定的双浮体波浪能装置进行频域和时域的响应分析,为波浪能装置的进一步研究提供参考。
【文章来源】：上海船舶运输科学研究所学报. 2019,42(03)
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
模型尺寸ｂ）浮图１双浮体模型ａ）双浮体
的平均功率，瞬时功率可根据浮子和浮筒运动速度的时历曲线来确定。图３为不同ＰＴＯ阻尼系数下双浮体波浪能装置的功率随波浪周期的变化。由图３可知：当阻尼系数为１２００ｋＮ·ｍ／ｓ时，除了共振周期以外，ＡＱＷＡ数值计算结果与试验结果吻合较好，共振周期处的误差主要是忽略黏性效应和试验误差导致的；不同阻尼系数对应不同的共振周期和最优吸收功率。图２不同波浪周期下双浮体波浪能装置数值模拟结果与试验结果的对比图３不同ＰＴＯ阻尼系数下双浮体波浪能装置的功率随波浪周期的变化３频域水动力分析３．１浮子和浮筒的水动力系数３．１．１垂向波浪载荷图４为双浮体波浪能装置垂荡时浮子和浮筒的垂向波浪力。由图４可知：浮子的垂向波浪力远大于浮筒；浮子的垂向波浪力与波浪频率呈负相关关系，且减缓的速度逐渐变慢；浮筒的垂向波浪力随波浪频率先增大后减小，约在频率为０．６５ｒａｄ／ｓ时达到峰值。图４双浮体波浪能装置垂荡时浮子和浮筒的垂向波浪力３．１．２辐射阻尼系数图５为垂荡运动辐射阻尼系数。由图５可知：浮筒垂荡的辐射阻尼系数的数量级比浮子小很多；浮子和浮筒的辐射阻尼系数均随波浪频率呈“先增大后减小再趋于平稳”的趋势，但达到最大值的频率有所不同。ａ）浮子垂荡的辐射阻尼系数ｂ）浮筒垂荡的辐射阻尼系数图５垂荡运动辐射阻尼系数纪仁玮，等：振荡浮子式双浮体波浪能装置的频域和时域分析３２
的平均功率，瞬时功率可根据浮子和浮筒运动速度的时历曲线来确定。图３为不同ＰＴＯ阻尼系数下双浮体波浪能装置的功率随波浪周期的变化。由图３可知：当阻尼系数为１２００ｋＮ·ｍ／ｓ时，除了共振周期以外，ＡＱＷＡ数值计算结果与试验结果吻合较好，共振周期处的误差主要是忽略黏性效应和试验误差导致的；不同阻尼系数对应不同的共振周期和最优吸收功率。图２不同波浪周期下双浮体波浪能装置数值模拟结果与试验结果的对比图３不同ＰＴＯ阻尼系数下双浮体波浪能装置的功率随波浪周期的变化３频域水动力分析３．１浮子和浮筒的水动力系数３．１．１垂向波浪载荷图４为双浮体波浪能装置垂荡时浮子和浮筒的垂向波浪力。由图４可知：浮子的垂向波浪力远大于浮筒；浮子的垂向波浪力与波浪频率呈负相关关系，且减缓的速度逐渐变慢；浮筒的垂向波浪力随波浪频率先增大后减小，约在频率为０．６５ｒａｄ／ｓ时达到峰值。图４双浮体波浪能装置垂荡时浮子和浮筒的垂向波浪力３．１．２辐射阻尼系数图５为垂荡运动辐射阻尼系数。由图５可知：浮筒垂荡的辐射阻尼系数的数量级比浮子小很多；浮子和浮筒的辐射阻尼系数均随波浪频率呈“先增大后减小再趋于平稳”的趋势，但达到最大值的频率有所不同。ａ）浮子垂荡的辐射阻尼系数ｂ）浮筒垂荡的辐射阻尼系数图５垂荡运动辐射阻尼系数纪仁玮，等：振荡浮子式双浮体波浪能装置的频域和时域分析３２
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有非线性PTO的波能装置水动力及获能分析[J]. 国威,周念福,王树齐,赵桥生. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(04)
[2]波浪能采集装置技术研究综述[J]. 李居跃,何宏舟. 海洋开发与管理. 2013(10)
[3]Spar平台垂荡板水动力系数计算与分析[J]. 滕斌,郑苗子,姜胜超,勾莹,吕林. 海洋工程. 2010(03)
[4]我国海洋能开发利用发展战略研究的基本思路[J]. 赵世明,刘富铀,张俊海,张智慧,白杨,张榕. 海洋技术. 2008(03)
硕士论文
[1]一种漂浮式双浮体波浪能发电装置的研究[D]. 戴佑明.华南理工大学 2015
[2]我国波浪能开发利用可行性研究[D]. 管轶.中国海洋大学 2011
本文编号：3265273
【文章来源】：上海船舶运输科学研究所学报. 2019,42(03)
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
模型尺寸ｂ）浮图１双浮体模型ａ）双浮体
的平均功率，瞬时功率可根据浮子和浮筒运动速度的时历曲线来确定。图３为不同ＰＴＯ阻尼系数下双浮体波浪能装置的功率随波浪周期的变化。由图３可知：当阻尼系数为１２００ｋＮ·ｍ／ｓ时，除了共振周期以外，ＡＱＷＡ数值计算结果与试验结果吻合较好，共振周期处的误差主要是忽略黏性效应和试验误差导致的；不同阻尼系数对应不同的共振周期和最优吸收功率。图２不同波浪周期下双浮体波浪能装置数值模拟结果与试验结果的对比图３不同ＰＴＯ阻尼系数下双浮体波浪能装置的功率随波浪周期的变化３频域水动力分析３．１浮子和浮筒的水动力系数３．１．１垂向波浪载荷图４为双浮体波浪能装置垂荡时浮子和浮筒的垂向波浪力。由图４可知：浮子的垂向波浪力远大于浮筒；浮子的垂向波浪力与波浪频率呈负相关关系，且减缓的速度逐渐变慢；浮筒的垂向波浪力随波浪频率先增大后减小，约在频率为０．６５ｒａｄ／ｓ时达到峰值。图４双浮体波浪能装置垂荡时浮子和浮筒的垂向波浪力３．１．２辐射阻尼系数图５为垂荡运动辐射阻尼系数。由图５可知：浮筒垂荡的辐射阻尼系数的数量级比浮子小很多；浮子和浮筒的辐射阻尼系数均随波浪频率呈“先增大后减小再趋于平稳”的趋势，但达到最大值的频率有所不同。ａ）浮子垂荡的辐射阻尼系数ｂ）浮筒垂荡的辐射阻尼系数图５垂荡运动辐射阻尼系数纪仁玮，等：振荡浮子式双浮体波浪能装置的频域和时域分析３２
的平均功率，瞬时功率可根据浮子和浮筒运动速度的时历曲线来确定。图３为不同ＰＴＯ阻尼系数下双浮体波浪能装置的功率随波浪周期的变化。由图３可知：当阻尼系数为１２００ｋＮ·ｍ／ｓ时，除了共振周期以外，ＡＱＷＡ数值计算结果与试验结果吻合较好，共振周期处的误差主要是忽略黏性效应和试验误差导致的；不同阻尼系数对应不同的共振周期和最优吸收功率。图２不同波浪周期下双浮体波浪能装置数值模拟结果与试验结果的对比图３不同ＰＴＯ阻尼系数下双浮体波浪能装置的功率随波浪周期的变化３频域水动力分析３．１浮子和浮筒的水动力系数３．１．１垂向波浪载荷图４为双浮体波浪能装置垂荡时浮子和浮筒的垂向波浪力。由图４可知：浮子的垂向波浪力远大于浮筒；浮子的垂向波浪力与波浪频率呈负相关关系，且减缓的速度逐渐变慢；浮筒的垂向波浪力随波浪频率先增大后减小，约在频率为０．６５ｒａｄ／ｓ时达到峰值。图４双浮体波浪能装置垂荡时浮子和浮筒的垂向波浪力３．１．２辐射阻尼系数图５为垂荡运动辐射阻尼系数。由图５可知：浮筒垂荡的辐射阻尼系数的数量级比浮子小很多；浮子和浮筒的辐射阻尼系数均随波浪频率呈“先增大后减小再趋于平稳”的趋势，但达到最大值的频率有所不同。ａ）浮子垂荡的辐射阻尼系数ｂ）浮筒垂荡的辐射阻尼系数图５垂荡运动辐射阻尼系数纪仁玮，等：振荡浮子式双浮体波浪能装置的频域和时域分析３２
【参考文献】：
期刊论文
[1]具有非线性PTO的波能装置水动力及获能分析[J]. 国威,周念福,王树齐,赵桥生. 华中科技大学学报(自然科学版). 2018(04)
[2]波浪能采集装置技术研究综述[J]. 李居跃,何宏舟. 海洋开发与管理. 2013(10)
[3]Spar平台垂荡板水动力系数计算与分析[J]. 滕斌,郑苗子,姜胜超,勾莹,吕林. 海洋工程. 2010(03)
[4]我国海洋能开发利用发展战略研究的基本思路[J]. 赵世明,刘富铀,张俊海,张智慧,白杨,张榕. 海洋技术. 2008(03)
硕士论文
[1]一种漂浮式双浮体波浪能发电装置的研究[D]. 戴佑明.华南理工大学 2015
[2]我国波浪能开发利用可行性研究[D]. 管轶.中国海洋大学 2011
本文编号：3265273
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