翼板对后弯管振荡水柱波能转换装置性能影响OA
Effect of foils on hydrodynamic performance of backward bent duct buoy as oscillating water column wave energy converter
为深入探究后弯管振荡水柱(BBDB-OWC)波浪能转换装置底部附加结构对其性能的优化机制,本文提出了集成翼板设计的BBDB-OWC装置,采用三维计算流体动力学方法系统研究翼板参数对能量转换效率的影响规律.基于 STAR-CCM+软件构建了耦合波浪传播、气室空气压缩与结构响应的多物理场数值模型,重点分析翼板弦长、宽度及水平与竖直位置对BBDB-OWC装置在规则波条件下的水动力特性变化.模拟结果表明:在本研究设置的装置尺寸与波况范围内,翼板可在局部区域改变流场结构与湍流分布,对装置附近的涡量场具有一定影响;然而其对整体能量转换效率的提升有限,装置的俘获宽度比变化幅度小于 5%.因此,本研究验证了翼板作用下装置性能的稳定性,并为波浪能装置附加结构的参数化设计与优化提供了定量参考.
This study examines the backward bent duct buoy(BBDB)as an oscillating water column(OWC)wave energy converter,and develops a BBDB-OWC device integrated with certain foils to optimize the bottom-mounted appendages.A three-dimensional computational fluid dynamics(CFD)model is constructed in the framework of STAR-CCM+to couple wave propagation,air chamber compression,and structural response,and focus on comprehensive analysis of the effects of foil parameters-including chord length,width,and spatial positioning-on the hydrodynamic performance of this device under regular wave conditions.The simulation results indicate the foils can alter the local flow field structure and turbulence distribution,imposing a certain influence on the vorticity field around the device.However,its contribution to the overall energy conversion efficiency is limited,with the capture width ratio varying by no more than 5%.This study demonstrates the stability of the device's hydrodynamic performance under the effect of foils,and helps further studies on parametric design and optimization of the appendage structures for wave energy converters.
项奕心;罗平;张永良
清华大学 水圈科学与水利工程全国重点实验室,北京 100084||清华大学 水利部水圈科学重点实验室,北京 100084||清华大学 水利水电工程系,北京 100084清华大学 水圈科学与水利工程全国重点实验室,北京 100084||清华大学 水利部水圈科学重点实验室,北京 100084||清华大学 水利水电工程系,北京 100084清华大学 水圈科学与水利工程全国重点实验室,北京 100084||清华大学 水利部水圈科学重点实验室,北京 100084||清华大学 水利水电工程系,北京 100084
海洋科学
后弯管振荡水柱波能转换装置翼板数值模拟能量转换效率
backward bent duct buoyoscillating water column wave energy converterfoilnumerical simulationenergy conversion efficiency
《水力发电学报》 2026 (4)
114-124,11
水圈科学与水利工程全国重点实验室资助项目(sklhse-TD-2025-D04)
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