前墙结构对OWC气室捕能效果影响的数值研究

曲 铭,于定勇,王世林,康 骁

(中国海洋大学 工程学院,山东 青岛266100)

振荡水柱式发电装置(Oscillating Water Col u mn,OWC)有结构简单以及性能稳定的特点,是波浪能领域研究的重点之一。国内外的相关学者在振荡水柱式发电装置领域已进行了若干的研究[1-10]。较早提出振荡水柱发电装置波能转换的理论的是Evans[11],通过频域线性波的理论将振荡水柱气室内自由液面的运动进行了简化；Heath[12]考虑了从浮标到并网发电系统的OWC系统的历史,给出了有关商业开发中其他OWC系统进展报告；Xu等[13]通过试验和理论方法研究了具有二次功率输出(Power Take Off,PTO)模型的OWC装置的发电效率；史宏达等[14]设计了沉箱防波堤兼作岸式OWC波能装置,在此基础上,秦辉等[15]设计了一种带收缩水道的沉箱防波堤和OWC波能发电装置相结合的复合结构形式；温鸿杰[16]使用了SPH(Smoothed Particle Hydr odyna mics)方法重演了气室内外的自由液面形态以及气室前墙附近涡旋的生成、发展和耗散过程,发现了直立式气室前墙外侧易产生较大的涡旋；郑艳娜等[17]进行了振荡水柱装置前墙形状对能量转化效率影响的数值模拟,在直立式的前墙的不同位置底部和两侧分别增设了直径0.500和1.125 m的2种半圆,认为前墙底端两侧增加半圆可以较好地提升转化效率,从转化效率的角度得出了对传统直立式前墙结构的改进可提高气室的捕能效果的结论,但仅涉及了增设半圆的前墙结构,没有对前墙结构形式变化对气室捕能效果的影响进行研究讨论。

已有的有关振荡水柱发电装置的研究,缺少针对前墙结构截面形式不同对气室捕能效果影响的探讨。……