一种用于模拟波浪与振荡波能转换器相互作用的高效全拉格朗日求解器
流体动力学
2020-12-11 v1
摘要
在本文中，我们提出了一种高效、精确且全拉格朗日的数值求解器，用于模拟波浪与振荡波能转换器（OWSC）的相互作用。其核心思想是将 SPHinXsys（一个基于统一光滑粒子流体动力学（SPH）框架的开源多物理场库）与 Simbody（一个面向多体动力学的面向对象应用程序编程接口（API））相耦合。更确切地说，波浪动力学及其与 OWSC 的相互作用由基于 Riemann 的弱可压缩 SPH 方法通过 SPHinXsys 求解，刚体运动学由 Simbody 库计算。数值实验表明，与实验室实验相比，所提出的求解器能够准确预测波面高程、挡板转动以及挡板上的波浪载荷。特别地，通过 CPU 成本分析并与商业软件包 ANSYS FLUENT 及文献中其他基于 SPH 的求解器进行比较，新求解器展现出优化的计算性能。此外，应用线性阻尼器来模拟动力输出（PTO）系统，以研究其对 OWSC 水动力特性和能量收集效率的影响。另外，本求解器采用聚焦波浪方法模拟极端波浪条件，以研究 OWSC 在此类极端波浪条件下的极端载荷和运动。值得注意的是，尽管本文模型验证所用的是底部铰接的振荡波能转换器（WEC），所得数值结果显示出所提求解器在未来高性能 WEC 设计中具有良好潜力。
引用
@article{arxiv.2012.05323,
title = {An efficient fully Lagrangian solver for modeling wave interaction with oscillating wave energy converter},
author = {Chi Zhang and Yanji Wei and Frederic Dias and Xiangyu Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.05323},
year = {2020}
}
备注
21 pages 13 figures