三節(jié)“海蟒”式波浪發(fā)電裝置流固耦合特性研究.pdf

1、為解決能源緊缺的問題，各國(guó)波浪能利用技術(shù)的研究日新月異，俘能裝置的形式也出現(xiàn)多樣化。在各類俘能裝置中，英國(guó)Pelamis公司的“海蟒”式俘能裝置以其轉(zhuǎn)化效率較高、惡劣海況生存能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具有發(fā)展?jié)摿Φ姆苎b置。因此本課題以英國(guó)Pelamis公司的“海蟒”式俘能裝置為縮影，在二階Stokes數(shù)值波浪水槽中，以三節(jié)“海蟒”的縱剖面為簡(jiǎn)化模型，對(duì)其進(jìn)行流固耦合動(dòng)力學(xué)分析，并對(duì)浮體的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到其角速度隨轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和俘獲能量隨

2、阻尼參數(shù)的關(guān)系，最終揭示該類俘能裝置的俘獲機(jī)理，并為其設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)性的建議。
　　本論文是采用理論推導(dǎo)、數(shù)值仿真相結(jié)合的方法展開研究的。首先基于波浪理論二階Stokes波浪模型，借助于Fluent軟件中的UDF功能，采用源造波法，將二階Stokes波的源函數(shù)添加至造波區(qū)，并采用海綿消波層的方法，在數(shù)值水槽末端設(shè)置消波區(qū)，以構(gòu)建二階Stokes波浪數(shù)值水槽，為俘能裝置水動(dòng)力學(xué)研究提供較為真實(shí)的波浪環(huán)境。
　　在線性勢(shì)流理論的基

3、礎(chǔ)上，列取了單節(jié)浮體的水動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)浮體在二階Stokes波浪下受的二階波浪力進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述。基于上述水動(dòng)力學(xué)模型，采用數(shù)值計(jì)算的方法借助于Fluent軟件，對(duì)單浮筒在指定運(yùn)動(dòng)模態(tài)下的水動(dòng)力學(xué)系數(shù)進(jìn)行了研究，并給出了附加阻尼和附件質(zhì)量隨頻率的變化規(guī)律。
　　列取了三浮體式俘能裝置在二階Stokes波浪下的第二類拉格朗日方程，并借助于Fluent軟件中所建立二階Stokes數(shù)值波浪水槽，對(duì)該運(yùn)動(dòng)學(xué)模型在浮體處于不同轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、不