多自由度振荡浮子装置波浪爬升特性试验与数值模拟

摘要

增加振荡浮子式波浪能发电装置的自由度可以拓宽设备的捕获频带，从而有效地提高其捕获效率，但这也意味着浮子与波浪间的作用过程更加复杂，产生的波浪爬升等非线性现象不容忽视，严重时甚至会发生越浪从而降低浮子装置的使用寿命和效率．本文开展了规则波作用下多自由度浮子迎浪侧波浪爬升特性的物理模型试验，对单自由度运动和多自由度耦合运动的浮子上的波浪爬高进行了比较，以分析在有无动力输出装置(power take-off,PTO)阻尼条件下自由度之间的相互作用效应，并使用数值模拟分析耦合运动浮子周围的流场分布．结果显示，增加自由度可以导致没有PTO阻尼的浮子上的波浪爬高显著降低，有效降低越浪风险．对于有PTO阻尼的多自由度振荡浮子，增加垂荡方向上的PTO阻尼力对波浪爬升有很大影响．三自由度耦合运动浮子能更好地利用波浪能并具有更好的安全性．

关键词

波浪能 / 振荡浮子 / 多自由度 / 波浪爬升

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52071304,52071303); 泰山学者工程专项经费资助项目(ts20190914); 山东省海洋工程重点实验室专项开放基金资助项目(2020-4)