垂荡双气室振荡水柱波能装置水动力特性研究

作     者：郭权势 邓争志 王晓亮 程鹏达 Guo Quanshi;Deng Zhengzhi;Wang Xiaoliang;Cheng Pengda

作者机构：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司长沙410014 浙江大学海洋学院浙江舟山316021 北京理工大学宇航学院北京100081 中国科学院力学研究所北京100190 

基　　金：国家自然科学基金(11802313,12032005) 国家重点研发计划(2018YFC1505504) 水能资源利用关键技术和湖南省重点实验室开放基金(PKLHD201707)资助项目 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2021年第53卷第9期

页      码：2515-2527页

摘      要：振荡水柱(OWC)波能转换装置因其结构简单、便于安装维护等特点,被公认为最具应用前景的波能转换技术.本研究以垂荡式双气室OWC波能转换装置为研究对象,借助开源代码平台OpenFOAM及基于interFoam求解器开发的造/消波工具箱waves2Foam,采用流体体积法(VOF)捕捉自由面和六自由度(6DOF)动网格求解器模拟垂荡运动响应,数值研究在不同入射规则波作用下,前后气室相对宽度、弹簧弹性系数对装置捕能宽度比及水动力特性的影响规律.通过与已有的固定情况下的双气室OWC装置结果对比,并通过对比自由衰减运动响应验证动网格技术,揭示了本研究中数值模型的合理性和有效性.计算结果表明,较宽的后气室结构布置有利于双气室振荡水柱装置在垂荡状态下的波能提取;前后气室宽度比为1/2时,垂荡式双气室OWC装置在测试波频段具有最优的捕能宽度比;相较于固定状态,垂荡装置的后气室在中高波频段有着更高的捕能宽度比;装置前后气室内水柱与OWC装置垂荡运动间存在的相位差使得气室内水面相对振幅和相对压强在测试波频段存在多峰值现象,进一步发现弹装置通过垂向弹簧进行相位控制,可显著拓宽高效频谱带,实现较大的捕能宽度比.

主 题 词：波浪能 振荡水柱 水波动力学 捕能宽度比 动网格 

学科分类：080704[080704] 080103[080103] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0703[理学-化学类] 0701[理学-数学类] 0812[工学-测绘类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.6052/0459-1879-21-072

馆 藏 号：203105023...