文献类型：会议

作　　者：王超 勾莹 张千千

作者单位：大连理工大学建设工程学部海岸和近海工程国家重点实验室

会议文献：第十届全国流体力学学术会议论文摘要集

会议名称：第十届全国流体力学学术会议

会议日期：20181025

会议地点：中国浙江杭州

主办单位：中国力学学会流体力学专业委员会

出版日期：20181000

学会名称：中国力学学会

语　　种：中文

摘　　要：气囊式波能转换装置包括上部可压缩气囊式结构和底部空腔式沉子,两者之间设置气流发电机(PTO),三者组成一个封闭系统。漂浮在水中的气囊装置在波浪的作用下压缩和膨胀,迫使气体在气囊和沉子空腔之间来回流动,推动气流涡轮发电机工作,将波浪能转换为电能。由于气囊是体积可变的柔性结构,气囊内的初始气压、气室体积、沉子质量等参数都会影响气囊在水中的静平衡形状和位置,也会进一步影响装置的水动力特性和波能转换效率,因此本文主要建立了气囊装置的静力分析方法并对静力平衡特性展开计算分析。柔性气囊装置不同于刚体,在静水压力下会发生变形使整体装置达到静力平衡,本文分别基于装置内气压不变和气体质量不变两种假设前提建立了气囊装置的静力特性数值确定方法,包括气压和沉子质量与气囊位移和外形的关系、张力与气压的关系、装置浮力和位移的关系等,并通过与Chaplin等人的实验结果对比,证明了数值模型的正确性。气囊为三维轴对称结构,由柔性纺织物和经度向分布的张力绳组成,以对称轴为Z轴向上为正建立柱坐标系。为简化计算假定气囊张力全部由张力绳承担,张力绳不可伸长并忽略气囊自身质量,离散气囊张力绳为个等长单元,根据单元法向受力平衡建立个受力平衡方程式,通过装置总体静力平衡作为迭代控制条件计算出张力绳的张力、静平衡形状和在静水中的位置。研究发现沉子质量和内部气压对于气囊的外形与位置影响显著,相对于刚性结构,气囊静水条件下会存在两种静平衡状态,分别为气囊顶部位置较高的扁平状外形和气囊顶部位置较低的细长外形,两种情况下装置总体浮力相同而内部气体质量和气囊张力均是扁平状气囊较大。计算发现在此坐标系下,扁平状气囊浮力同垂向位移呈负相关,细长状气囊浮力

关 键 词：气囊式结构  气囊静力特性  数值方法  

分 类 号：P743.2[海洋科学类;海洋工程类] TM612]