带纵摇前墙的新型振荡水柱式波浪能装置转换效率以及水动力性能数值研究

任 翔，邓争志，程鹏达

(1. 浙江大学 海洋学院，浙江 舟山 316021； 2. 中国科学院 力学研究所，北京 100190)

随着对海洋能源需求的不断增加，从海洋中提取能源的研究也在逐步展开。波浪能作为海洋能源中最重要的能源之一，其开发与利用对缓解能源危机、减少环境污染具有重要意义。因此，学者提出了各种波能转换装置[1]，而其中振荡水柱式波浪能转换(OWC)装置因其维护简单、使用寿命长[2-3]，是目前应用最广泛的波能转换装置之一。在过去的几年中，为了提高OWC装置的效率，学者对OWC装置的形态进行了研究。

最初，学者提出了单OWC装置的概念，并从理论、试验和数值模拟三个方面进行了研究。OWC装置的理论最早是由Evans[4]和Falnes[5]提出的，他们在线性波理论的框架内将内部自由表面位移简化为一个无重力的活塞运动。Evans等[6]以经典线性波理论为基础，推导了压力分布均匀的振荡系统能量吸收效率的解析表达式。Sarmento等[7]根据线性波理论，对任意恒定深度水中的振荡水柱波能装置进行了二维分析。Rezanejad等[8]在线性波理论下分析了阶梯式地形在提高近岸OWC装置效率方面的作用。与此同时，人们也开始对OWC装置进行试验研究。Britomelo等[9]通过物理试验，研究了基于线性波理论的三维辐射衍射边界元程序在沿岸OWC装置波浪发电厂的适用性。Ashiln等[10]通过物理试验探索在规则波和随机波作用下，4个不同地形条件(包括平底,圆底,斜度1∶1和斜度1∶5)对整个设备的水动力特征的影响。Ning等[11]通过物理试验研究了入射波振幅、气室宽度、前墙吃水、开口率、底坡等参数对OWC装置水动力效率的影响。……