氣囊式波能轉(zhuǎn)換裝置水動力特性的數(shù)值研究.pdf

1、波浪能是一種清潔的可再生資源，分布于占地球表面積71%的廣袤海洋，具有單位面積能量密度大，時間分布上較為穩(wěn)定的特點。但由于海洋自然環(huán)境的復(fù)雜惡劣，現(xiàn)階段人類對波浪能的利用還處于很低的水平。從上世紀(jì)開始，為了達(dá)到有效利用波能的目的，人們設(shè)計和實驗了各種波能轉(zhuǎn)換裝置（WEC），具有代表性的WEC形式有振蕩水柱式、點吸收式、擺式和越浪式等，各種形式的WEC都有各自的特點和優(yōu)缺點。
　　本文主要研究一種氣囊式點吸收波能轉(zhuǎn)換裝置，通過氣囊壓

2、縮伸長推動空氣流過PTO進(jìn)行發(fā)電。由于氣囊的存在，裝置具有金屬部件少，結(jié)構(gòu)簡單，安裝更方便，耐久性更好，可適應(yīng)較惡劣的環(huán)境，且造價相對低廉等特點。該裝置由浮在水面的浮子、淹沒在水面下的沉子和氣囊及PTO裝置共同組成。
　　基于等熵原理推導(dǎo)了氣囊形變與內(nèi)力的關(guān)系，基于線性勢流理論對浮子和沉子分別建立運動方程，由于氣囊和沉子都淹末于水下所以忽略了氣囊和沉子的波浪作用力；接下來分析了平衡時的狀態(tài)，改變不同參數(shù)對氣囊體積、浮子吃水的影響；

3、最后采用勢流理論，在頻域上建立該裝置的運動方程，求解浮子和沉子的運動響應(yīng)，給出裝置運動時的能量俘獲寬度、氣囊壓強變化幅值等結(jié)果，并且通過對裝置不同參數(shù)的調(diào)整，分析不同參數(shù)對裝置的水動力特性有何影響。水動力特性分析主要從以下幾個方面進(jìn)行：
　　1）改變PTO的流量阻尼系數(shù)BPTO，尋找最佳或較佳的BPTO值的取值范圍，分析隨BPTO變化其運動響應(yīng)及提取功率的變化。
　　2）改變氣囊的體積、浮子內(nèi)空腔的體積、氣囊初始壓強及氣囊半