浮子對立柱渦流運(yùn)動(dòng)影響研究.pdf

1、振蕩浮子式波能發(fā)電裝置具有捕獲效率高、設(shè)計(jì)簡單、布置靈活等特點(diǎn)，可以與其它功能類型的海洋結(jié)構(gòu)物組合使用，具有較高的應(yīng)用前景。目前對于這種結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力特性研究多數(shù)著眼于浮子能量轉(zhuǎn)化效率問題，而對于浮子對原有系統(tǒng)載荷以及流場的影響還缺乏細(xì)致的研究工作。而海洋結(jié)構(gòu)物在具有良好設(shè)計(jì)構(gòu)想的同時(shí)，也需要考慮各種載荷的影響，這與結(jié)構(gòu)物的壽命以及系泊系統(tǒng)的壽命密切相關(guān)。本文基于此點(diǎn)考慮，考察了浮子對立柱載荷以及渦流運(yùn)動(dòng)的影響。
　　本文基于Ope

2、nFOAM的大時(shí)間步長求解器pimpleFoam對數(shù)值三維圓柱繞流進(jìn)行了驗(yàn)證，在此基礎(chǔ)上比較了浮子的加入對圓柱繞流流場的影響，全面考察了渦脫形態(tài)、升阻力系數(shù)、不同截面平均壓力系數(shù)沿周向的分布、關(guān)鍵點(diǎn)壓力系數(shù)的脈動(dòng)以及旋渦脫離角等方面的變化，從機(jī)理上認(rèn)知了均勻流作用下浮子的加入對圓柱水動(dòng)力特性的影響。
　　基于OpenFOAM的造波工具包waves2Foam建立了三維粘性數(shù)值波浪水槽，對其造波效果以及對小尺度樁柱波浪力預(yù)報(bào)能力的考察

3、，證明了其可靠性。在此基礎(chǔ)上，比較了固定浮子與振蕩浮子對系統(tǒng)波浪載荷的影響以及波浪要素對振蕩浮子的隨波性、垂蕩運(yùn)動(dòng)速度的影響；設(shè)計(jì)了兩種尺寸較大的浮子，考察了尺寸對浮子本身以及系統(tǒng)波浪載荷的影響，比較了不同尺寸浮子的隨波性與垂蕩運(yùn)動(dòng)速度。此外，數(shù)值試驗(yàn)中還對立柱以及立柱-浮子系統(tǒng)在波浪場中形成的渦流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了探索，初步研究了渦流運(yùn)動(dòng)與Kc數(shù)的關(guān)系，比較了浮子加入前后渦流形態(tài)以及橫向波浪力的變化。
　　通過物理模型試驗(yàn)，驗(yàn)證了數(shù)值結(jié)