不同形状的多自由度内置PTO式波浪能转换装置的性能分析

在模态分析法的基础上,文章系统性地阐释了一种多自由度内置波能转换系统(PTO)式波浪能转换装置(WEC)的运动特性和输出功率之间的关系,探究了外壳形状对WEC工作效率的影响。在势流理论的基础上建立多自由度频域运动模型,通过PTO多参数优化得到最大输出功率,采用模态分析法探究内部PTO在二维平面上的相对运动与输出功率之间的关系。对球形WEC、短圆柱WEC和高圆柱WEC分析后发现,高圆柱WEC可有效提高低频共振的幅值,但降低了全频域上的能量捕获带宽,短圆柱WEC和球体WEC更适合实际应用。内置PTO式WEC存在低频和高频两种共振模式,其输出功率主要来源于低频时横荡方向吸收的波浪能。在设计内置PTO式WEC时,应着重优化其在横荡方向的运动响应。