聚波水道水动力特性的解析分析

崔琳， 耿敬， 赵玄烈， 张洋

(1.哈尔滨工程大学 船舶工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001； 2.国家海洋技术中心，天津 300112)

随着化石能源的短缺及环境污染严重，海洋能利用成为一种有效的解决途径，其中波浪能资源丰富，具有很好的开发前景[1]。但是由于我国海域的波能流密度相比欧洲国家较低，致使传统的振荡浮子和振荡水柱等波能装置的波能转化功率低和开发成本高，制约了波浪能装置的商业化发展[2-3]。利用聚波装置先将波浪能集聚后再进行俘获波能，可以使波浪功率聚集在空间较小的波浪能转换装置上，提升波能转化装置的工程化应用。

国内外开展了聚波装置研究，聚波装置集聚入射波能量。现有的聚波方法有共振聚波、折射聚波、反射聚波等[4]，利用布拉格共振增大反射波高[5]，但是诸多方法处于试验证明和理论分析阶段。杨志坚等[6]利用模型试验探究喇叭形状开口的聚波水道的水动力特性，利用喇叭形前墙及收缩水道可提高聚焦波浪波幅。史宏达等[7]针对简单的聚波装置的波浪集聚行为开展数值模拟研究，分析聚波装置前端最优开角，探究了收缩角、收缩坡道长度、收缩口门宽度和入射波高对聚波特性的影响，并建立波高集聚系数经验拟合公式，但是对其物理机理原因未深入分析。Saadat等[8-9]提出一种Helmholtz共振器，可实现凹槽内水体共振。

将海工结构物与波能装置集成设计，可实现海洋结构物空间共享和功能共享，又可实现海洋结构物多功能化，其中包括防波堤与振荡水柱装置[10-14]或振荡浮子装置[15-16]集成设计，研究表明集成系统一方面可以提高波能装置性能，另一方面可以改善防波堤消浪性能。……