近岸混合浮动波能转换器压电与振荡水柱协同增效的能量捕获机理研究

《Research and Practice in Thrombosis and Haemostasis》：Associations of Biomarkers with Hypoattenuated Leaflet Thickening after Transcatheter Aortic Valve Replacement

本文创新性地提出了一种集成压电装置（PWEC）与桩基支撑振荡水柱（OWC）的近岸混合浮动波能转换器，通过本征函数展开法（EEM）、边界元法（BEM）和有限差分法（FDM）的耦合数值模型，系统分析了在规则波及不规则波（JONSWAP谱）作用下，腔室宽度、压电板淹没深度等参数对能量捕获的影响。研究表明：自由边缘PWEC与紧凑型OWC腔室组合在长波和中波区间展现最大能量捕获带宽；固定边缘配置结合海底起伏地形可提升系统稳定性；海况2下因高谱能量密度实现最优发电效率。该混合系统为近岸波浪能高效利用提供了创新设计范式。

　　

Section snippets

Mathematical model

本研究设计了一种近岸混合波能转换器，其核心结构为附着在浮动OWC装置上的压电波能转换器（PWEC）（见图1a）。该装置承受振幅为A、角频率为ω的规则入射波作用，且波峰与OWC前壁平行排列。OWC被假定为桩基支撑的固定结构（参见He等[42]的研究），其运动在本分析中不予考虑。主要功能是通过...

Solution methodology

本节采用基于本征函数展开法（EEM）、边界元法（BEM）和有限差分法（FDM）耦合的混合数值方法求解上述边值问题。EEM应用于区域R₁，该区域具有均匀水深的规则几何形状，可通过截断模态级数解析表达速度势。而涉及复杂几何特征和结构相互作用的区域R₂和R₃则采用BEM处理。BEM与FDM的耦合实现了...

Wave power by standalone PWEC device

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  直接法：PWEC吸收的功率可参照Zheng等[33]的方法评估，其表达式为：
  P_PWEC= (ω²ρg/2) · (β²χζ/(1+ω²ζ²)) ∫_Γp|?²ξ/?x²|²dx。
  通过式（13）的关系，P_PWEC的表达式可改写为：
  P_PWEC= (ω²ρg/2) · (β²χζ/(1+ω²ζ²)) ∫_Γp|?²(ξ^S+p_cξ^R)/?x²|²dx。
  由此，PWEC的效率（记为η_max,pwec）定义为吸收功率与单位宽度入射波功率的比值...

Results and discussions

本节展示拟议物理问题的数值结果，并讨论其物理解释。重点通过微调韦尔斯涡轮机相关的阻尼参数，研究腔室宽度、前后壁吃水深度、压电板长度、板淹没深度及海底配置等多种结构参数对混合波能转换器水动力性能的影响。

Conclusions

采用势流理论研究了在规则波和不规则波作用下置于起伏海床上的新型近岸混合浮动波能转换器的功率提取性能。该混合系统将桩基支撑OWC防波堤与压电波能转换器结合，分析了固定、自由及系泊边缘条件下的性能。通过混合边界元法评估多种结构配置和边界条件的水动力行为，并优化了功率输出阻尼参数...