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World File Search System升沉运动
球形浮标的自由衰减升沉运动
摘要：我们在自由衰减跌落试验中研究了球形浮标的升沉运动。采用综合方法研究浮标的振动，包括实验测量和互补数值模拟。实验是在配备一系列高速运动捕捉摄像机和一组高精度波浪仪的波浪池中进行的。模拟包括三组复杂程度不同的计算。具体来说，在一组计算中，流体体积 (VOF) 方法用于在重叠网格上求解不可压缩的两相 Navier-Stokes 方程，而其他组中的计算基于 Cummins 和质量弹簧阻尼器模型，这两个模型都植根于线性势流理论。实验数据与 VOF 模拟结果具有很好的一致性。虽然准确性较低，但两个降阶模型的预测也被发现非常可信。关于浮标的运动，获得的结果表明，在从大约等于其静态平衡吃水的高度（约为其半径的 60%）释放后，浮标经历了近谐波阻尼振动。进行的分析表明，浮标的吃水长度对振动的频率和衰减率有很大的影响。例如，与平衡状态下半浸没的相同尺寸的球形浮标（即吃水量等于半径）相比，测试浮标的振荡周期大约短 20%，并且其振荡幅度衰减速度几乎快两倍。总体而言，本研究为浮球的运动响应提供了更多见解，可用于优化浮标设计以实现能量提取。
球形浮标的自由衰减升沉运动
摘要：我们在自由衰减跌落试验中研究了球形浮标的升沉运动。我们采用了一种综合方法来研究浮标的振动，包括实验测量和互补的数值模拟。实验是在配备一系列高速运动捕捉摄像机和一组高精度波浪仪的波浪池中进行的。模拟包括三组复杂程度不同的计算。具体来说，在一组计算中，流体体积 (VOF) 方法用于求解重叠网格上的不可压缩两相 Navier-Stokes 方程，而其他组中的计算则基于 Cummins 和质量弹簧阻尼器模型，这两个模型都植根于线性势流理论。实验数据与 VOF 模拟结果之间表现出极好的一致性。尽管准确性较低，但这两个降阶模型的预测也被发现相当可信。关于浮标的运动，所得结果表明，浮标从大约等于其静态平衡吃水高度（约为其半径的 60%）释放后，经历了近乎谐波阻尼的振动。进行的分析表明，浮标的吃水长度对振动的频率和衰减率有很大影响。例如，与平衡状态下半浸没的相同尺寸的球形浮标（即吃水等于半径）相比，测试浮标的振动周期大约短 20%，其振动幅度衰减速度几乎是每个周期的两倍。总体而言，本研究为浮球的运动响应提供了更多见解，可用于优化能量提取浮标设计。
自由度波浪能转换器
摘要 本研究重新审视了单自由度波浪能转换器的理论极限。本文考虑了海洋能系统任务 10 波浪能转换器建模和验证工作中使用的浮球进行分析。推导出解析方程来确定运动幅度、时间平均功率和动力输出 (PTO) 力的界限。研究发现一个独特的结果，即波浪能转换器吸收的时间平均功率可以仅由惯性特性和辐射流体动力学系数来定义。此外，还推导出 PTO 力幅的独特表达式，当使用电阻控制来最大化发电量时，该表达式提供了上限和下限。对于复共轭控制，这个表达式只能提供下限，因为理论上没有上限。这些界限用于比较浮球利用波动或升沉运动提取能量时的性能。分析表明，由于每种振荡模式的流体动力学系数不同，因此会存在不同的频率范围，从而提供更好的能量捕获效率。研究了运动约束对功率吸收的影响，同时还利用了非理想的动力输出，发现可以减少与双向能量流相关的损失。计算非理想 PTO 时间平均功率的表达式由机械电效率和 PTO 弹簧与阻尼系数之比修改。PTO