双气室振荡水柱波能装置水动力特性研究

为了应对持续增长的能源需求和使用化石能源引发的环境问题,世界各国都在寻求开发可再生能源。波浪能作为海洋可再生能源的一种吸引了各国的关注。在众多的波浪能转换技术中,振荡水柱(OWC)式波能装置被广泛认可为最先进技术之一。关于OWC水动力特性的研究中,绝大部分都是基于单气室OWC装置,然而该装置只有在波浪频率在其共振频率附近时才是高效的。为了提高装置的能量转换效率和在更宽波频条件下吸收波能的能力,双气室式OWC波能装置的概念被提了出来,并进行了一定的测试。作为前期单气室OWC装置研究工作的拓展,该研究考虑具有两个独立气室的固定式OWC波能装置,并与单气室OWC波能装置的水动力性能进行了对比。采用实验和数值的方法对双气室OWC装置的水动力效率、波面变化和气室压强进行了模拟研究。数值模型基于完全非线性高阶边界元方法建立,并引入人工黏性近似由于气室前墙诱发的水体黏性效应。模型实验在大连理工大学的波流水槽内开展。研究发现,与单气室结构相比,双气室结构能够拓宽OWC装置的有效频带宽度和改善装置的水动力性能,这些发现有助于实际工程中OWC波能装置的设计和应用。