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，利用波能轉換裝置可將波浪能轉換為電能等其他形式的能量。與其它波能轉換裝置相比，振蕩水柱(OWC)波能轉換器應用較為廣泛，研究振蕩水柱氣室結構類型和尺寸參數對波浪能轉換效率有重要意義。本文采用計算流體動力學分析（CFD）技術研究離岸式振蕩水柱波能轉換裝置的結構與參數優(yōu)化問題，通過對不同網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CFD分析過程及方法。利用ICEM

2、 CFD軟件實現結構化網格或混合網格劃分，借助于FLUENT軟件的VOF模型、動網格、多孔介質及其戶自定義函數（UDF）等功能并結合消波技術分別選用明渠造波法、水質點造波法和推板造波法創(chuàng)建二維、三維數值波浪水槽，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；根據最優(yōu)結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，通過分析各氣室內液面高和壓強并借助于速度矢量云圖和體積分數云圖判斷波浪與氣室的效應關系。
　　結果表明：利用FLUENT軟件建立具有造波功能和消波功能的數值波浪水槽可用于振蕩水柱氣室參數優(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)轉換效率最高，氣室內液面升降幅度隨著波能轉換裝置的前墻入水深度、厚度以及氣室寬度的減小而