具有波浪能转换功能的浮式防波堤性能研究.pdf

第 卷 第 期 33 7 可再生能源 Vol.33 No.7 年 月 2015 7 Renewable Energy Resources Jul. 2015 具有波浪能转换功能的浮式防波堤 性能研究 1 2 2 刘崇期 ， 陈 兵 ， 康海贵 （1. 大连理工大学 建设工程学部， 辽宁 大连 116024 ； 2. 大连理工大学 海洋与科学技术学院， 辽宁 盘锦 124221） 摘 要： 文章对具有波浪能转换功能的浮式防波堤性能进行评估。 根据有限元空间离散法和VOF 技术建立二 维数值波浪水槽，模拟波浪和浮体之间的相互作用以及浮体的运动，同时记录浮体前后的波高，讨论浮子尺寸 和阻尼系数对波浪透射系数和波浪能提取效率的影响。 结果表明：波浪透射系数随着阻尼系数的增加而减小； 在文章研究的浮子尺寸范围内，最大能量提取效率和最佳阻尼系数都随着浮子尺寸的增加而增加。 关键词： 浮式防波堤； 波浪能转换装置； 数值波浪水槽； 波浪透射； 波浪能提取效率 中图分类号： 文献标志码： 文章编号： （ ） P743.2 A 1671-5292 2015 07-1117-06 DOI:10.13941/ki.21-1469/tk.2015.07.025 0 引言 初始设计波浪能转换装置时， 通常用一个阻尼力 随着全球能源消费的增长， 能源安全和环境 来模拟能量转换系统作用于浮子上的荷载。 对于 问题越来越受到关注， 各国科学家都在努力研究 形状和大小固定的浮子，在最佳阻尼力作用下，浮 新能源。波浪能作为一种清洁的可再生能源，吸引 子能获得最大的能量提取效率。通常来说，大尺寸 了无数研究者的目光。在过去的数十年中，许多种 的浮子更容易获得更多的能量， 但是建造和安装 不同类型的波浪能装置被研发出来并投入运行， 的费用也会增加。 一个优化后的浮式防波堤 波 - 但波浪能的开发远没有像海上风能那样获得成 浪能转换装置应该具有高的能量提取效率和低的 功。 波浪能的开发需要在海上为波浪能装置建造 透射系数， 同时制造和安装的费用控制在一个合 一个底座或者支撑系统，大大增加了投资成本，限 理的水平，而这都与浮子的尺寸密切相关。为了实 制了波浪能装置的规模化和商业化。 当一个波列 现这些目标， 对浮子在波浪作用下的水动力特性 通过波浪能装置时， 由于一部分波浪能量被波浪 进行研究显得尤为重要。 能装置提取，从而使通过装置后的波高下降。波浪 国内外许多学者都对浮体与波浪的相互作用 能装置的作用与防波堤有一些类似， 防波堤把波 进行了研究。 Isaacson[1]基于二维波浪衍射理论建 浪反射回海里， 而波浪能装置则提取一部分波浪 立数学模型，采用势流理论，利用格林函数求解拉 能量并把它转化成电能。因此，将浮式防波堤和波 普拉斯方程，求出速度势，最后得到垂直导桩浮式 浪能转换装置的功能结合是一个切实可行的选 防波堤的透射系数和垂荡运动幅值。