水轮机OWC装置阵列的建模与优化
最优化与控制
2024-03-22 v1 流体动力学
摘要
波浪能转换正逐渐成为一种有前景的可再生能源发电技术。该技术的大规模实施需要安装装置阵列。我们研究了振荡水柱式波浪能转换器的阵列布局与控制优化问题。作为测试案例，我们考虑一种带有半潜式气室和液相工作的威尔斯涡轮的装置。首先，推导出一个基于非线性常微分方程的新模型来描述水柱行为，并用于估算孤立装置的功率矩阵。然后，推导其线性化形式，以便快速模拟包含大量装置的大型阵列。水动力学模型的选择允许通过伴随方法获得功率相对于位置的梯度，使其特别便于优化。我们特别考虑了与浮式风电场桩基相互作用的情况。所开发的计算框架得出的结果使我们能够得出对设计阵列布局有用的有趣结论。特别是，我们观察到，即使是由在孤立条件下表现出可忽略衍射和辐射特性的小型装置组成的阵列，如果装置数量足够多，相互作用效应也可能很显著。此外，结果表明，来自海上平台桩基的波浪反射可能对能量生产产生积极影响。
引用
@article{arxiv.2403.14509,
title = {Modeling and optimization for arrays of water turbine OWC devices},
author = {M. Gambarini and G. Agate and G. Ciaramella and E. Miglio and S. Maran},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.14509},
year = {2024}
}