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基于SPH的数值波浪-海流水池开发及其在波浪能转换装置中的应用
Development of an SPH-based numerical wave–current tank and application to wave energy converters
Salvatore Capasso · Bonaventura Tagliafierro · Iván Martínez-Estévez · Corrado Altomar 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 本研究提出了一种高保真度的数值水池，旨在分析波浪-海流场中产生的修正水动力特性，以生成波浪能转换装置（WEC）的功率矩阵。该数值水池基于开源的DualSPHysics拉格朗日框架，采用光滑粒子流体动力学（SPH）方法开发，通过物理实验数据进行了验证，并应用于点吸收式WEC的模拟。所提出的数值设施实现了开放边界条件，采用三阶一致波浪理论进行直接波浪生成，并通过多普勒相关函数约束流场。参考数据来自针对单色波的专门物理试验；波浪-海流数值水池在波浪变形和速度场方面表现出极高的精度。在本文的第二部...
解读: 该SPH数值波浪-海流耦合仿真技术对阳光电源海上新能源系统具有重要参考价值。研究揭示海流对波浪能转换器功率输出可造成10%衰减,这与海上光伏、储能系统面临的海洋动力环境高度相关。其高保真流固耦合建模方法可应用于海上漂浮式光伏支架设计优化、海上储能集装箱系统的动力响应分析。特别是文中功率传递函数矩阵计...
波浪能农场中非线性动态响应的多保真度代理建模
Multi-fidelity surrogate modeling of nonlinear dynamic responses in wave energy farms
Charitini Stavropoulou · Eirini Katsidoniotaki · Nicolás Faedo · Malin Goteman · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.380
摘要 在波浪能农场中，准确确定每个波浪能转换器的运动状态对于性能评估、能量产出估算以及实施有效的控制策略至关重要。主要挑战在于真实海洋环境中复杂的非线性水动力现象，使得精确预测每个转换器的运动变得困难。高保真数值模拟方法（如计算流体动力学）能够详细表征波浪农场对入射波的响应，但其计算成本高昂，难以适用于实时应用和多种工况的评估。相比之下，尽管在工业界广泛应用，基于线性势流理论的低保真模型却缺乏足够的精度，仅能提供大致的趋势性结果。实验波浪水槽测试虽能提供接近真实的高保真系统响应，但在灵活性和成本...
解读: 该多保真度代理建模技术对阳光电源储能系统具有重要借鉴价值。波浪能转换器的非线性动态响应预测问题,与储能电站中PowerTitan系统面临的复杂工况预测高度相似。文中采用LSTM机器学习融合高低保真度数据的方法,可应用于ST系列PCS的实时功率响应预测,解决高精度CFD仿真计算成本高、线性模型精度不足...