双浮子波浪能发电装置的边界元模拟与试验研究

摘要

在海洋波浪能开发领域,振荡浮子式波浪能发电装置(floating-point absorber,FPA)是被广泛采用的一种设计形式.本文对一种垂荡式双浮子波浪能发电装置的水动力学模型进行研究,并基于三维势流理论,采用边界元法(BEM)对装置的垂荡运动与能量转换特性进行了频域分析与模拟.在该边界元法中,本文引入三维自由面格林函数,分别在远场与近场使用级数法与积分法对格林函数进行数值计算,同时对传统的格林函数算法进行了改进,提高了计算速度与精度.此外,本文设计制作了几何缩尺比为1/33的双浮子波浪能发电装置模型,并在波浪水池进行了试验,并运用CFD软件对该装置的水动力性能进行了分析.通过引入二次粘性阻尼项,边界元法对模型装置的运动与能量转换特性的模拟结果与试验和CFD结果吻合较好,验证了该方法的准确性,具有实际的应用价值.