顶部安装的俯仰点吸收器是最有前途的波浪能转换器之一,因为它可以轻松地连接到现有的海上结构上。然而,由于强烈的非线性流体动力学行为,很难准确预测其能量转换性能。本文使用光滑粒子流体动力学 (SPH) 来解决这种波结构相互作用问题。首先根据从楔形入水实验中获得的自由表面变形测量值来验证 SPH 方法。规则波与固定和自由俯仰设备相互作用的 SPH 模拟与测量数据高度吻合,为预测功率转换性能提供了信心。吸收功率和捕获宽度比随着波浪周期表现出单峰行为。在此分布中的峰值功率的波浪周期随着 PTO 阻尼而增加。根据观察到的设备尺度的缩放行为,最佳阻尼的较大尺寸设备能够有效吸收较长波长的入射波的能量。在有限深水中,较大器件相对于较小器件实现了更高的效率,其在2πh/λ=1.1时的峰值效率为选址提供了参考。
摘要:动力输出装置 (PTO) 的稳定性是波浪能转换器 (WEC) 最重要的考虑因素之一。PTO 装置将波浪吸收器 (WA) 装置产生的机械能转换为有用的电能。由于实际波浪运动的输入能量变化剧烈,PTO 装置产生的电能波动很大,对电气和电子设备有潜在危害。本文提出了一种用于波浪能转换器的改进型液压 PTO (HPTO)。改进型 HPTO 装置包括双高压蓄能器 (HPA) 模块和流体能量控制 (FEC) 模块,可显著提高发电机在不规则波浪情况下产生的电能。使用 Simscape Fluids 工具箱在 MATLAB/Simulink 中构建了带有传统和改进型 HPTO 装置的波浪吸收器装置的完整模型。使用遗传算法优化了 FEC 控制策略的参数。使用五个不规则波输入对改进型 HPTO 装置模型进行了仿真,以评估其在不规则条件下的性能。还研究了 HPA 压力约束对改进的 HPTO 装置性能的影响。总体而言,模拟结果表明,改进的 HPTO 装置能够在不规则海况下产生高达 87.3% WEC 的稳定功率。