“点头鸭”式波能装置的波能转换性能和防波性能研究

为了研究"点头鸭"式波能装置的波能转换和防波性能,使用计算流体动力学(CFD)软件Star-CCM+建立规则波与波能装置相互作用的数值模型。通过与做单自由度旋转运动的"点头鸭"式波能装置试验结果对比,验证了模型的准确性。分析研究了不同攻角和波高条件下"点头鸭"式波能装置的转动角度、转换效率以及透射系数。结果表明,增大浮子的攻角能够明显提高"点头鸭"式波能装置的波能转换和防波性能。波浪非线性增强时,"点头鸭"式波能装置的波能转换和防波性能明显下降。

波能装置与防波堤集成系统能量转换的试验研究

采用试验的方法建立物理模型,对方箱形波能装置-防波堤集成系统的发电与防波性能以及防波堤运动响应展开研究,并与单独的波能装置和浮式防波堤进行对比,分析入射波高对集成系统的发电性能与防波性能的影响。结果表明:集成系统的发电性能优于单独的波能装置,其防波性能优于单独的防波堤;集成系统中防波堤的纵荡和纵摇运动幅值小于单独防波堤,但垂荡运动有所增大;当入射波高增加,集成系统的发电性能提高但防波性能下降,防波堤的运动响应也随之增大。

波能装置与浮式防波堤集成系统的水动力性能

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。

兼具防波与发电的集成系统能量特性试验研究

基于模型试验法,研究PTO阻尼力、浮子底部形状对波能装置-浮式防波堤集成系统发电与防波性能的影响,并将单浮体型集成系统与双浮体型混合系统进行对比,分析防波堤对波能浮子发电性能的影响。结果表明:三角加挡板形浮子的发电与防波性能均优于方箱形和三角形浮子;相比于单浮体型集成系统,双浮体型混合系统的发电与防波性能显著提高,但当发生窄缝共振时,具有三角加挡板形浮子的双浮体型混合系统的发电性能显著降低。

窄缝共振对波能装置-防波堤混合系统的影响

为研究窄缝间波共振对双浮体型振荡浮子式波能转换装置与浮式防波堤混合系统的影响,本文应用粘性计算流体动力学软件Star-CCM+建立二维数值模型模拟波浪与双浮体浮式防波堤型波能装置的相互作用。研究了装置的波能转换性能、防波性能、浮体窄缝间波面变化和波共振对装置性能的影响,并研究了波浪能浮子运动和浮体间距对窄缝间波共振频率以及波面变化的影响。研究结果表明:窄缝间波共振显著提高了双浮体浮式防波堤型波浪能装置的波能转换性能,窄缝间波共振频率随着浮体间距离和波浪能浮子吃水的增大而减小,窄缝间波高随着波浪能浮子宽度的减小而增大。