【摘 要】
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振荡水柱(OWC)波能转换装置因其结构简单、便于安装维护等特点,被公认为最具应用前景的波能转换技术.本研究以垂荡式双气室OWC波能转换装置为研究对象,借助开源代码平台OpenFOAM及基于interFoam求解器开发的造/消波工具箱waves2Foam,采用流体体积法(VOF)捕捉自由面和六自由度(6DOF)动网格求解器模拟垂荡运动响应,数值研究在不同入射规则波作用下,前后气室相对宽度、弹簧弹性系数对装置捕能宽度比及水动力特性的影响规律.通过与已有的固定情况下的双气室OWC装置结果对比,并通过对比自由衰减
【机 构】
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中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司, 长沙 410014;浙江大学海洋学院, 浙江舟山 316021;北京理工大学宇航学院, 北京 100081;中国科学院力学研究所, 北京 100190
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振荡水柱(OWC)波能转换装置因其结构简单、便于安装维护等特点,被公认为最具应用前景的波能转换技术.本研究以垂荡式双气室OWC波能转换装置为研究对象,借助开源代码平台OpenFOAM及基于interFoam求解器开发的造/消波工具箱waves2Foam,采用流体体积法(VOF)捕捉自由面和六自由度(6DOF)动网格求解器模拟垂荡运动响应,数值研究在不同入射规则波作用下,前后气室相对宽度、弹簧弹性系数对装置捕能宽度比及水动力特性的影响规律.通过与已有的固定情况下的双气室OWC装置结果对比,并通过对比自由衰减运动响应验证动网格技术,揭示了本研究中数值模型的合理性和有效性.计算结果表明,较宽的后气室结构布置有利于双气室振荡水柱装置在垂荡状态下的波能提取;前后气室宽度比为1/2时,垂荡式双气室OWC装置在测试波频段具有最优的捕能宽度比;相较于固定状态,垂荡装置的后气室在中高波频段有着更高的捕能宽度比;装置前后气室内水柱与OWC装置垂荡运动间存在的相位差使得气室内水面相对振幅和相对压强在测试波频段存在多峰值现象,进一步发现弹装置通过垂向弹簧进行相位控制,可显著拓宽高效频谱带,实现较大的捕能宽度比.
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