以雙浮體波能裝置為研究對象,提出了一套基于ANSYS-AQWA模擬雙浮體波能裝置振蕩運動的計算方法,采用Fortran的二次開發(fā),考慮了線性PTO阻尼的影響,并將運動的數(shù)值結(jié)果與NREL的試驗結(jié)果進(jìn)行對比驗證.詳細(xì)探究了不同參數(shù)（波浪參數(shù)、發(fā)電裝置參數(shù)和PTO參數(shù)）對雙浮體波能裝置水動力特性的影響.研究結(jié)果表明:波浪參數(shù)方面,存在1個最優(yōu)波浪周期,使波能裝置的發(fā)電功率最大,且增加波高有利于波能的俘獲;發(fā)電裝置參數(shù)方面,浮子的吃水、直徑及浮筒阻尼板的直徑均存在最優(yōu)值,使能量俘獲因子達(dá)到最大; PTO參數(shù)方面,存在最優(yōu)阻尼系數(shù),并給出了工程實際中的相對參考值.研究成果可為振蕩浮子式雙浮體波能裝置的研究和設(shè)計提供有價值的參考. 

【文章來源】：排灌機械工程學(xué)報. 2020,38(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖1 雙浮體模型示意圖

目前雙浮體波能裝置的研究有以下難點:(1)浮子和浮筒之間的水動力干擾;(2)浮子和浮筒之間PTO裝置的影響;(3)垂蕩阻尼板的影響．文中基于勢流理論，通過Fortran的二次開發(fā)，引入PTO的影響，對雙浮體波能裝置進(jìn)行時域計算分析．為驗證其正確性，選取文獻(xiàn)[12]中的算例，波高為2.5 m的規(guī)則波，引入質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)來模擬PTO的影響，PTO參數(shù)中彈簧剛度為20 kN/m，阻尼為1 200kN·s/m．模擬中改變波浪周期，時間步長0.5 s，計算500 s．垂蕩運動幅值A(chǔ)h的結(jié)果對比如圖2所示．圖2中浮子與浮筒的相對運動的數(shù)值結(jié)果與試驗吻合較好，均在T=8 s時達(dá)到最大．浮子的垂蕩運動幅值在T=10 s時達(dá)到最大．浮筒垂蕩運動幅值隨波浪周期的增大呈現(xiàn)“先增大后平穩(wěn)”的趨勢．

發(fā)電功率是波能裝置的重要指標(biāo)．圖3為不同PTO阻尼系數(shù)下雙浮體波能裝置的功率P隨波浪周期的變化．由圖中可以看出:(1)阻尼系數(shù)為1 200kN·m/s時，數(shù)值結(jié)果和試驗結(jié)果趨勢吻合較好，共振周期處的誤差主要由于忽略黏性效應(yīng)以及試驗誤差所導(dǎo)致;(2)不同PTO阻尼系數(shù)對應(yīng)著不同的共振周期和最優(yōu)吸收功率．3 雙浮體波能發(fā)電裝置的水動力特性分析

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Influence of different parameters on numerical simulation of vertical-axis marine current turbine based on OpenF OAM[J]. JI Renwei,SHENG Qihu,SUN Ke,LI Yan,ZHANG Yuquan,ZHANG Liang.  排灌機械工程學(xué)報. 2020(04)
[2]振蕩浮子式雙浮體波浪能裝置的頻域和時域分析[J]. 紀(jì)仁瑋,張亮,王樹齊,朱仁慶.  上海船舶運輸科學(xué)研究所學(xué)報. 2019(03)
[3]具有非線性PTO的波能裝置水動力及獲能分析[J]. 國威,周念福,王樹齊,趙橋生.  華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(04)

碩士論文
[1]一種漂浮式雙浮體波浪能發(fā)電裝置的研究[D]. 戴佑明.華南理工大學(xué) 2015



本文編號：3277252