波能装置浮子选型及水动力性能分析

孙科， 解光慈， 周斌珍

(1.哈尔滨工程大学 船舶工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001; 2.中山大学 海洋工程与技术学院，广东 珠海 519082； 3.华南理工大学 土木与交通学院,广东 广州 510000)

波浪能作为一种新型的海洋可再生能源，具有储量大、分布广的特点[1]。而波浪能装置的形式也是多种多样的，有点吸收式、振荡水柱式以及越浪式等[2]。如今，越来越多的国家研究波浪能利用技术，主要研究方面包括波能转换水动力研究、PTO系统研究以及波能浮子与平台的耦合运动等[3]。其中浮子的形状很大程度上决定了其水动力性能。

对于波浪能浮子的研究方法有很多种，最常用的方法有基于势流理论的边界元法和基于N-S方程的计算流体动力学(CFD)方法。

在波浪的研究中，势流理论一直占据主导地位。2013年，周斌珍等[4]利用高阶边界元研究波浪与结构物的非线性相互作用；张万超等[5]在2016年基于势流理论对轴对称浮子进行水动力特性研究。Zhang等[6]基于势流理论和高阶边界元法，建立了只考虑双浮体垂荡运动的数值模型，研究其水动力性能和时域响应。常见的基于势流理论的软件有WAMIT、AQWA以及SEASUM。然而由于其无旋无粘的前提假设，使得这一理论只适用于处理一些大结构物或者粘性影响并不显著的流动问题。

而随着计算机性能的不断发展，计算流体动力学随之诞生，通过对整个计算域离散化，利用有限差分法、有限体积法等方法计算。CFD方法能够考虑物体的粘性，并且可对复杂几何形状的物体计算，因此成为许多研究者们的选择。……