在以往振荡水柱(oscillating water column,简称OWC)波能转换装置的数值模拟研究中,小孔或多孔介质模型常被用作能量转换过程的简化替代,但两者之间的对应关系及其差异却鲜有深入研究。利用OpenFOAM开源代码平台,基于Darcy-Forchheimer...在以往振荡水柱(oscillating water column,简称OWC)波能转换装置的数值模拟研究中,小孔或多孔介质模型常被用作能量转换过程的简化替代,但两者之间的对应关系及其差异却鲜有深入研究。利用OpenFOAM开源代码平台,基于Darcy-Forchheimer模型替代空气透平,对比了非线性和线性多孔介质模型的压降和能量耗散效果。提出一种通过OWC结构气室内的水柱位移和相对气压历时曲线来计算对应的多孔介质非线性孔隙参数的方法,得到了小孔模型开孔率与多孔介质非线性孔隙参数的一一对应关系。比较了小孔和多孔介质模型气室内自由液面、相对气压和流场情况,并且探究了多孔介质层厚度对计算结果的影响。结果表明,非线性和线性多孔介质模型的计算结果有着较大差异,非线性多孔介质模型在模拟自由液面位移和气室内相对气压等OWC波能转换装置的典型水动力特征方面与小孔模型有一样的效果,但计算效率可提高20倍左右。展开更多
文摘在以往振荡水柱(oscillating water column,简称OWC)波能转换装置的数值模拟研究中,小孔或多孔介质模型常被用作能量转换过程的简化替代,但两者之间的对应关系及其差异却鲜有深入研究。利用OpenFOAM开源代码平台,基于Darcy-Forchheimer模型替代空气透平,对比了非线性和线性多孔介质模型的压降和能量耗散效果。提出一种通过OWC结构气室内的水柱位移和相对气压历时曲线来计算对应的多孔介质非线性孔隙参数的方法,得到了小孔模型开孔率与多孔介质非线性孔隙参数的一一对应关系。比较了小孔和多孔介质模型气室内自由液面、相对气压和流场情况,并且探究了多孔介质层厚度对计算结果的影响。结果表明,非线性和线性多孔介质模型的计算结果有着较大差异,非线性多孔介质模型在模拟自由液面位移和气室内相对气压等OWC波能转换装置的典型水动力特征方面与小孔模型有一样的效果,但计算效率可提高20倍左右。
