两种型式的波能装置-浮式防波堤水动力性能比较研究

摘要：

波能装置-浮式防波堤是将浮式防波堤与波能转换装置集成,兼具防波消浪和捕获波浪能的集成装置,能够有效降低单一功能波能转换装置的成本.研究者们提出了许多波能装置-浮式防波堤的结构型式,其中非对称式浮体结构相比于对称式浮体结构,在单向入射波的水动力性能方面拥有一定的优势.本文针对导桩锚泊的非对称式方箱-三角形挡浪板和方箱-垂直挡浪板两种浮体结构型式,通过数值模拟的方式,对比分析其水动力特性和波能俘获特性.数值模型基于黏性流体理论,以Navier-Stokes方程为控制方程,并采用VOF方法和浸没边界法求解自由面边界和流固耦合作用,探究不同入射波周期、水深和浮体排水条件下集成装置水动力性能(消波特性、能量耗散特性和波能俘获特性)变化趋势.结果表明,在近岸波浪条件下(5～8 s),垂直挡板型式集成装置适用于较小周期波浪(5～6 s),而三角挡板型式集成装置适用于较大周期波浪(6～7.5 s).随着水深增大,波能俘获比总体上呈现缓慢增长的趋势.在主浮体吃水相同的情况下(排水量不同),两种结构的透射系数基本一致;而在排水量相同(主浮体吃水不同)的情况下,垂直挡板结构型式的防波效果更好,三角挡板结构型式波能俘获性能要优于垂直挡板结构型式.

关键词：波能装置-浮式防波堤、结构型式、水动力性能、波能俘获、消波性能

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分类号：U656(港口工程)

资助基金：山东省自然科学基金;山东省土木工程防灾减灾重点实验室开放课题;中国科学院重点实验室开放基金

在线出版日期：2023-10-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：122-133