離岸式振蕩水柱波浪能采集氣室仿真分析與優(yōu)化.pdf

1、波浪能作為一種儲量大且分布廣泛的清潔能源具有較高的開發(fā)價值，利用波能轉(zhuǎn)換裝置可將波浪能轉(zhuǎn)換為電能等其他形式的能量。與其它波能轉(zhuǎn)換裝置相比，振蕩水柱(OWC)波能轉(zhuǎn)換器應用較為廣泛，研究振蕩水柱氣室結(jié)構(gòu)類型和尺寸參數(shù)對波浪能轉(zhuǎn)換效率有重要意義。本文采用計算流體動力學分析（CFD）技術(shù)研究離岸式振蕩水柱波能轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)與參數(shù)優(yōu)化問題，通過對不同網(wǎng)格劃分方式及氣室仿真方法進行整合與優(yōu)化，闡明振蕩水柱氣室參數(shù)CFD分析過程及方法。利用ICEM

2、 CFD軟件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格或混合網(wǎng)格劃分，借助于FLUENT軟件的VOF模型、動網(wǎng)格、多孔介質(zhì)及其戶自定義函數(shù)（UDF）等功能并結(jié)合消波技術(shù)分別選用明渠造波法、水質(zhì)點造波法和推板造波法創(chuàng)建二維、三維數(shù)值波浪水槽，將以推板造波法創(chuàng)建的水槽應用于振蕩水柱氣室仿真研究。通過模擬不同周期的線性波，對二維離岸式OWC氣室的前墻入水深度、寬度以及氣室寬度進行優(yōu)化分析；以二維分析結(jié)果為基礎，在三維模式下對離岸式振蕩水柱氣室的高度和出氣孔大小進行優(yōu)化分

3、析；根據(jù)最優(yōu)結(jié)果確定單氣室模型尺寸，將若干個氣室串聯(lián)得到雙氣室串聯(lián)模型和三氣室串聯(lián)模型，通過分析各氣室內(nèi)液面高和壓強并借助于速度矢量云圖和體積分數(shù)云圖判斷波浪與氣室的效應關(guān)系。
　　結(jié)果表明：利用FLUENT軟件建立具有造波功能和消波功能的數(shù)值波浪水槽可用于振蕩水柱氣室參數(shù)優(yōu)化問題；離岸式振蕩水柱氣室在發(fā)生共振時(3.75 s≤T≤4.25s)轉(zhuǎn)換效率最高，氣室內(nèi)液面升降幅度隨著波能轉(zhuǎn)換裝置的前墻入水深度、厚度以及氣室寬度的減小而