【摘 要】
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自上世纪下半叶以来,由于受能源危机的影响,欧洲首先开启了大规模的波浪能研发。欧洲海洋能源中心（EMEC）发布的相关数据显示,2017年全世界正在研发的波浪能发电装置多达200余种,且技术成熟度发展不一,各型式装置均具备一定的发展前景。总体来说取得了迅猛发展,并且在商业化方向上取得了一定成就。但是,与海洋风能开发进展相比,波浪能距离大规模开发利用还有很长的路要走。制约其大规模开发利用的主要因素为:装
【基金项目】
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国家重点研发计划项目“基于我国资源特性的海洋能高效利用创新技术研发”中课题“波浪能多自由度装置研发（2018YFB1501904）”
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自上世纪下半叶以来,由于受能源危机的影响,欧洲首先开启了大规模的波浪能研发。欧洲海洋能源中心（EMEC）发布的相关数据显示,2017年全世界正在研发的波浪能发电装置多达200余种,且技术成熟度发展不一,各型式装置均具备一定的发展前景。总体来说取得了迅猛发展,并且在商业化方向上取得了一定成就。但是,与海洋风能开发进展相比,波浪能距离大规模开发利用还有很长的路要走。制约其大规模开发利用的主要因素为:装置实际发电效率较低;装置安装海域环境条件多变,带来的能源开发不确定性;在目前阶段存在经济性瓶颈,成本居高不下。针对目前大部分波浪能发电装置效率不佳,以及未能充分地利用波浪能这一现状,提出了振荡水柱和惯性摆混合型波浪能转换装置。把两种不同波浪能转换装置结合在一起,能够降低成本,并且提高单个装置的波浪能利用度。本论文选题来源于国家重点研发计划（2018YFB1501904）,主要从以下几个方面开展研究:（1）漂浮振荡水柱（OWC）式装置的水动力数值模拟,选用前人经过模型试验的漂浮式OWC,在AQWA中建立相同尺寸的数值计算模型。为了模拟气室内液面的振荡情况,建立了一个刚性活塞代替振荡水柱,并在振荡水柱侧面上下各设置4个均匀分布且刚度很大的护舷（Fender）,使振荡水柱和浮体具有一致的纵/横摇运动,使其只在管内作相对垂荡运动;通过编写外部程序user＿force64.f90,添加空气透平对浮子和活塞的非线性负载力和装置的非线性粘性阻尼力;将本文时域计算结果和参考文献中模型试验及CFD计算结果进行比较,验证本数值仿真方法的可行性。（2）含惯性摆发电装置之浮标的数值模拟,选用团队前期已完成模型试验的惯性摆发电装置,在AQWA中建立相同尺寸的数值仿真模型。对惯性摆锁住、无负载和接入线性负载三种工况进行了数值模拟。对浮子纵摇、惯性摆纵摇、惯性摆相对于浮体的纵摇频率响应函数以及波浪能转换效率进行了分析,并与模型试验结果进行了比较。（3）提出了振荡水柱和惯性摆混合型波浪能转换装置,把上述两种模型有机结合到一起,使用前述通过验证的数值模拟方法计算装置的运动响应,振荡水柱和惯性摆各自的波浪能转换效率及总转换效率,选择最佳的PTO负载阻尼,使其能够获得最高的发电效率。
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