摘要：提出一種綜合海上波浪能轉換裝置的新型浮式平臺，通過將一阻尼池型浮式平臺與OWC波浪能裝置結合，0WC氣室前墻采用固定式和擺式，前墻擺板與氣室通過鉸鏈連接。基于三維勢流理論，研究平臺在不同波浪周期、平臺吃水和氣室尺寸下氣室的俘獲寬度比，及不同鉸鏈轉動阻尼下擺板的俘獲寬度比。結果表明：不同平臺吃水和不同氣室尺寸通過影響平臺和氣室的共振周期影響氣室的俘獲寬度比，在較大的平臺吃水和較小的氣室前墻吃水條件下，會出現波浪抨擊氣室頂部和前墻露出水面的問題；在一定波浪環(huán)境下，存在一個最優(yōu)的鉸鏈轉動阻尼，使得擺板的俘獲寬度比最高；在固定的鉸鏈轉動阻尼下，擺板的俘獲寬度比隨波浪周期增大而逐漸減小，在波浪周期較小及平臺共振周期處，擺式前墻結構比固定式前墻的氣室俘獲寬度比更大。

關鍵詞：波浪能轉換；擺式；阻尼；振蕩水柱；俘獲寬度比

中圖分類號：P743.2文獻標志碼：A

0引言

波浪能作為海洋能的一種主要類型，具有可再生、儲量大、清潔無污染的特點。目前對于波浪能的開發(fā)利用主要為將波浪能資源轉換為其他形式便于利用的能量，如機械能、液壓能，再進一步轉換為電能。波浪能發(fā)電裝置根據其不同的發(fā)電形式，可分為如下幾類：振蕩浮子式、振蕩水柱式、擺式、收縮波道式等1]。目前對于波浪能裝置的理論和實驗已有較長時間的研究。沈勇2對浮式防波堤的月池效應及利用月池效應發(fā)電開展了數值計算分析。寧德志等3研究一種受導樁約束的振蕩浮子式波浪能轉換器與浮式防波堤集成裝置的水動力性能，通過模型試驗驗證了該設計的合理性。Koo[4采用一種全非線性數值波浪水池方法，對一個運動受限的氣室式浮式防波堤進行時域模擬，對波浪的衰減和波浪能的吸收進行了計算。何方等[5-71研究在常規(guī)波浪條件下，振蕩水柱式波浪能轉換裝置非對稱氣室對浮式防波堤水動力性能及氣室內脈動壓力的影響，結果表明非對稱腔室防波堤在消波效果和運動響應方面與對稱腔室防波堤表現得一樣好；非對稱腔室結構可增大兩腔室內的振蕩氣壓幅值，還研究了浮式防波堤的垂直導樁支撐振蕩水柱（oscillating watercolumn，OWC）結構的水動力性能，結果表明，與其他類型的浮式防波堤相比，結合OWC結構的導樁式防波堤水動力性能并不比其他防波堤差。Tay？通過建立數值模型研究一種多筏式波浪能轉換器與浮式防波堤集成裝置在能量產生方面的性能，并研究其在衰減波浪力方面的有效性。程勇等9基于全非線性邊界條件下的三維勢流理論的時域數值波浪水槽對一種月池型浮式防波堤和振蕩浮子式WEC陣列的瞬態(tài)濕體表面和自由表面進行研究。任翔等[10提出一種帶縱搖前墻的OwC裝置，借助OpenFOAM開源代碼平臺，研究該裝置載前墻吃水、前墻密度、后墻吃水下的水動力性能和轉換效率。田育豐等[11通過模型實驗研究一種擺式波浪發(fā)電裝置的一級轉換效率，確定了擺板的動力輸出特性和控制因素。史宏達等12通過模型實驗研究一種底鉸擺式波浪能轉換裝置在單向和雙向兩種PTO阻尼下的最大功率和俘獲效率。Zabihi等[13通過水池模型實驗研究OwC裝置在不同入射波高、不同氣室寬度和前墻吃水下氣室內的晃蕩現象和入射波反射現象。郭權勢等[14]基于開源流體動力學代碼平臺OpenFOAM，借助wave2Foam工具箱，對一種垂蕩式雙氣室OwC裝置系統(tǒng)在規(guī)則波作用下的中墻相對寬度和中墻相對吃水對裝置波浪能轉換效率的影響進行了數值分析，結果表明，改變中墻相對寬度和中墻相對吃水主要通過改變氣室的共振頻率影響氣室的波浪能轉換效率，且對于該垂蕩式雙氣室OWC存在多個共振系統(tǒng)。Howe等[15通過模型實驗研究一種包含多個OwC裝置的π型浮式防波堤在不同OwC裝置數量和相對距離下的波浪能提取、消波性能、運動響應方面的性能分析，結果表明，當OWC相對距離太小時，兩者會產生不利于波浪能轉換的相互作用，使得OWC裝置的波浪能轉換效率大大降低。程勇等[16通過數值計算與物理實驗對一種結合振蕩水柱和振蕩浮子式波浪能轉換裝置的防波堤系統(tǒng)進行了性能分析，通過改變兩種波浪能裝置的PTO系統(tǒng)、相對距離、裝置壁厚、波浪周期等得到該裝置的波浪能轉換效率與消波效果，結果表明，與單獨的振蕩水柱和振蕩浮子式波浪能轉換裝置相比，將兩者結合的整體系統(tǒng)具有更高的波浪轉換效率，同時具有更好的消波作用。Dizon等[17]研究一種應用于氣象浮標的水平擺式波浪能轉換裝置的擺錘質量、擺板臂長以及阻尼對波浪能輸出功率的影響，結果表明，擺錘質量和擺板臂長的增加有利于波浪能輸出功率的增大，對于最優(yōu)輸出功率所對應的阻尼，則取決于擺錘質量和海況。萬占鴻等[18設計一種斜坡擺式波浪能裝置，通過在擺板后下方設置斜坡，增加入射波的反射效果，使得擺板盡可能吸收更多的波浪能，使得功率輸出最大化；同時該裝置具有一定“自鎖”功能，能有效應對極端海況，使擺板在極端海況下正常工作。劉宏偉等[19]基于線性波假設，通過數值仿真和半物理實驗研究一種數控液壓缸組對底鉸擺式波浪能裝置輸出功率的影響，該數控液壓缸組可以非線性改變PTO阻尼大小，以滿足波浪能裝置的能量提取最大化，相對于傳統(tǒng)的液壓缸，該數控液壓缸組可在更廣泛的波浪條件下具有良好的性能。

在實際應用方面，振蕩水柱式有英國Wavegen公司的LMPET固定岸式500 kW電站，澳大利亞Uisce Beatha的500 kW離岸電站，挪威500 kW岸式電站和葡萄牙400 kW固定岸式電站等[201。振蕩浮子式有英國Aquanmarine Power公司研發(fā)的Oyster式裝置和芬蘭AW-Energy研發(fā)的WaveRoller式裝置已投入應用[21]。國內方面，對于OWC式裝置的實際應用主要為海上浮標及小型發(fā)電站，具有代表性的為中國科學院廣州能源研究所開發(fā)的導航浮標BD101，此后改進得到第二代BD101，并成功商業(yè)化。在發(fā)電站方面，中國科學院廣州能源研究所陸續(xù)開發(fā)并建造了額定功率為8、20、100 kW的發(fā)電站[22]。在其他類型的發(fā)電裝置方面，有國家海洋技術中心開發(fā)的襟翼式波浪發(fā)電裝置和華南理工大學研發(fā)的海上漂浮陣列裝置[23]，這兩個裝置都在2012年進行了海試。

綜上，目前國內外大量的研究主要針對單種發(fā)電類型的波浪能轉換裝置與浮式防波堤（平臺）結合展開，且其中的波浪能轉換裝置主要為OwC與振蕩浮子式類型，對于擺式波浪能裝置的研究較少，對結合OWC與擺式兩種類型的波浪能裝置平臺研究較少。本文在上述研究的基礎上，針對現有oWC和擺式波浪發(fā)電裝置的發(fā)電原理和結構特點，提出一種綜合OwC與擺式波浪能裝置的新型浮式平臺，其中波浪發(fā)電裝置主要由可縱向搖擺的前墻結構與OwC氣室組成。對于該可縱向搖擺的前墻結構，該結構形式可隨波浪峰谷運動，該運動可動態(tài)調節(jié)氣室體積，具有引導和加速氣室內氣流匯聚及釋放的能力，可提高能量的轉換效率。由于阻尼池型浮式平臺的結構特點，其中心部位形成一個天然的池型，對于投放養(yǎng)殖網箱具有較大優(yōu)勢，且通過在平臺上結合波浪能轉換裝置，可利用吸收的波浪能進行飼料投放等養(yǎng)殖作業(yè)的能量供給，大大降低海上養(yǎng)殖成本。該平臺可作為海上網箱養(yǎng)殖裝置、海上風光浪多能互補平臺及海上觀光平臺使用，所提的波浪能轉換裝置可為該平臺提供清潔的電能。

本文采用勢流理論對所提出的一種綜合OwC與擺式波浪能裝置的新型浮式平臺在不同海洋環(huán)境和結構尺寸下波浪能裝置轉換效率的影響規(guī)律進行數值分析。為了驗證本文數值方法的正確性，首先對文獻[24]中的物理模型進行數值分析，并與其實驗結果進行對比驗證。在此基礎上對浮式平臺及擺動前墻的情況進行分析。

1理論基礎

微幅波中，一個波長范圍內單位寬度波峰線長度的波浪能可表示為：

式中：E？——波浪能量，J;E——波浪動能，J;E，——波浪勢能，J;p——海水密度，kg/m3;g ——重力加速度，m/s2;H——波高，m;L——波長，m。

波浪能在氣室內轉換為空氣動能，一個波浪周期內出氣口空氣動能E？[25為：

式中：pk——氣體密度，kg/m3;S ——氣室出口面積，m2;T ——波浪周期，s;v——氣體速度，m/s;。

因此，可得氣室的俘獲寬度比為：

式中：W——氣室寬度，m。

擺板吸收能量的瞬時功率[26為：

式中：B?！撦d阻尼系數，N·m·s/（）;M（t）——擺板繞鉸支軸的扭矩，N·m;θ（t）——擺板擺動角速度，（°）/s。

一個波浪周期內擺板吸收的波浪能E？為：

因此，可得擺板的俘獲寬度比為：

2數值計算設置及驗證

由于AQWA時域計算結果中無法輸出自由水面時程曲線，而在計算OWC裝置俘獲寬度比時需使用氣室內自由水面時程變化數據得到氣室內空氣的體積變化，本文通過在氣室內添加浮板，將浮板與氣室內壁的水平相對運動進行限制，輸出浮板的時域垂向運動結果等效氣室內自由水面變化，以此得到氣室內體積變化，進一步得到氣室的俘獲寬度比，通過設置多塊浮板，可更加準確地模擬出氣室內水面變化情況，如圖1所示。

通過建立相同尺寸和形狀的數值模型，并與Iturrioz等[24]的物理模型實驗結果進行對比，驗證該方法計算結果的正確性。實驗模型為固定式OWC裝置，頂部為矩形開口，具體參數如表1所示，裝置如圖1b所示。

模型試驗和數值計算采用規(guī)則波，波高H=0.08m，周期T=3.2s。本文計算數據為氣室內浮板重心處垂向運動時程曲線，模擬氣室內自由水面高程結果。如圖2所示，本文數值計算結果與Iturrioz等[24實驗所得數據相差很小，該方法能較好地模擬OwC氣室內的波面垂直運動情況。

3計算模型

本文計算模型為阻尼池型浮式平臺與OWC波浪能轉換裝置結合的綜合平臺（圖3），保持浮式平臺結構尺寸不變，研究4個不同氣室尺寸的OWC波浪能轉換裝置的俘獲寬度比。坐標原點位于靜水面浮式平臺中心處，阻尼池結構和其中1個OwC波浪能轉換裝置的尺寸參數如表2所示。

本文采用雙層阻尼板結構調整平臺整體阻尼大小，一層位于平臺底部，另一層位于距離底部4 m處。對于OWC氣室開孔面積比，本文不做重點研究，根據何方等5的研究，氣室開孔面積比在0.67%～2.42%較為合適，如果比值太小，則腔室類似于封閉腔室，將有很大一部分波浪能用于壓縮腔室內部的空氣；如果比值過大，則腔室類似于大開口腔室，腔室內部無法形成較大的壓力波動，因此本文設置氣室開孔面積比為1.5%。

對于不同氣室寬度比和前墻吃水，對OWC裝置的俘獲寬度比均有較大影響，本文首先通過計算幾組不同氣室尺寸和前墻吃水下OWC裝置的俘獲寬度比，選取俘獲寬度比較高的氣室尺寸，研究不同轉動阻尼下鉸接式前墻擺板的俘獲寬度比。

4固定式前墻OwC氣室俘獲寬度比分析

對于OwC波浪能轉換裝置，其前墻吃水、氣室寬度對俘獲寬度比有很大影響。根據陳靜等[27對于OWC氣室寬度、前墻吃水與一級轉換效率的研究，對于一個給定的相對氣室寬度，有一個特定的相對前墻吃水與之對應，使得裝置波浪能轉換效率達到最大值。同樣地，對于一個給定的相對前墻吃水，也有一個特定的相對氣室寬度與之對應。本文根據其研究結果中3對最優(yōu)相對氣室尺寸與原有設計尺寸計算結果相對比，得出較優(yōu)的結構尺寸，作為后續(xù)計算尺寸，并進行其他參數的研究。保持氣室長度為18m不變，改變OWC裝置氣室前墻吃水、氣室寬度和平臺吃水，表3為各工況對應參數。

本文采用規(guī)則波，計算波高為1.5m，浪向為正對氣室前墻為傳播方向，水深50m。在氣室內波面位移的計算結果中，發(fā)現在吃水7.5m條件下，氣室內的自由表面最大高程超過了氣室頂部到水面的距離，如圖4所示，即在該吃水情況下，由于吃水太大，氣室水上部分高度不夠，氣室內會出現波浪抨擊頂部的現象。同時，對于氣室A對應的工況，其前墻吃水為1.5m，在平臺產生縱搖時，前墻底部會出現露出水面的情況，此時OWC氣室不是一個密閉空間，無法壓縮氣室內的空氣進行波浪能的轉換，因此必須通過減小平臺吃水和增大前墻吃水解決這兩個問題。

去除出現以上問題的結果，圖5、圖6分別為不同尺寸氣室在各吃水下不同波浪周期以及不同吃水各氣室在不同波浪周期的氣室俘獲寬度比。

對比圖5各吃水情況下3種氣室的俘獲寬度比曲線，可看出，在不同周期波浪作用下，不同氣室尺寸的俘獲寬度比隨波浪周期有類似的變化趨勢，均存在雙峰值，其中出現第1個峰值的原因為該周期附近為氣室內水柱固有周期，波浪進入氣室內產生較大幅度的振蕩；第2個峰值出現在平臺共振周期處，在該周期附近的波浪作用下，平臺產生較大的運動響應，使氣室內水面與氣室產生較大的相對運動，氣室俘獲寬度比達到峰值。

對比3種吃水情況下各氣室的俘獲寬度比曲線，發(fā)現氣室B在各吃水情況下相對于其他兩種氣室均有更大的俘獲寬度比。同時對比圖6中3種氣室各吃水的俘獲寬度比曲線，發(fā)現吃水d=6.5m時相對于其他兩種吃水有更大的俘獲寬度比。因此，綜合考慮氣室尺寸和平臺吃水對俘獲寬度比的影響，選取氣室B、C、D在吃水d=6.5m下對應的氣室尺寸和平臺吃水作為接下來研究的參數。

5鉸接式前墻擺板俘獲寬度比分析

通常來說，OWC氣室前墻與氣室為一個整體，前墻與氣室為固定連接，本文通過將前墻結構以擺板形式與OwC氣室鉸接，波浪通過前墻時帶動擺板轉動，通過在鉸接軸上連接液壓裝置或發(fā)電機可將波浪能轉換為電能，可進一步提高對波浪能的吸收利用。

擺板吸收波浪能功率取決于擺板的轉動剛度與轉動阻尼，對于特定的擺板，其自身轉動剛度取決于其結構形式和布置位置，其數值大小為單位轉角時擺板重力與浮力對轉軸處力矩的差值。

本節(jié)以鉸鏈轉動阻尼為變量，研究B2、C2、D2工況對應的氣室尺寸和平臺吃水下OwC波浪能轉換裝置前墻擺板和氣室開口的俘獲寬度比，計算結果如圖7所示。波浪采用規(guī)則波，波浪周期為6s，波高為1.5m。

從圖7可得，對于同一氣室，在不變的波浪條件下，改變前墻處轉動阻尼對氣室內的俘獲寬度比影響很小。擺板在阻尼小于10000 N·m·s/（°）時，其轉換效率很小，當轉動阻尼在10000～250000 N·m·s/（）時，俘獲寬度比隨轉動阻尼增大而增大，其俘獲寬度比甚至超過了1，原因為在計算俘獲寬度比時波浪能量選取的是擺板寬度的能量，而在實際情況中，可出現其他地方的波浪對擺板的作用，因此其俘獲寬度比是可以超過1的。在大于250000 N·m·s/（°）時迅速減小，其原因為當阻尼很小時，擺板吸收的波浪能無法充分轉換為其他形式的能量，而當阻尼很大時，擺板轉動速度很小，通過波浪能轉換為擺板機械能的能量很小，因此轉換效率很低。對于不同前墻吃水的氣室擺板，擺板的俘獲寬度比隨轉動阻尼變化的影響有較大差別，氣室D對應最大的前墻吃水的同時也具有最大的俘獲寬度比峰值，而氣室B前墻吃水最小，其俘獲寬度比峰值也最小。

綜合來看，為了保證前墻擺板有較高的俘獲寬度比，應盡量增大前墻結構的吃水，同時保證其轉動阻尼為一個合適的位置，不能太大也不能太小，從計算結果中選取100000 N·m·s/（°）為鉸鏈的轉動阻尼，研究在不同周期下氣室和前墻擺板的俘獲寬度比，如圖8所示。

從圖8可得，對于OwC氣室內氣孔的俘獲寬度比，其隨波浪周期的變化與固定前墻式結構的OWC裝置近似，B1、B2分別為固定式前墻與鉸接式前墻的氣室開口處俘獲寬度比，對于鉸接式前墻氣室結構，其在周期較小和平臺共振周期處甚至比固定式前墻氣室的俘獲寬度比更大。結果說明，前墻擺板的運動對氣室內開孔的俘獲寬度比具有有利作用，不僅能夠額外增加擺板的波浪能轉換，還能提高氣室開口的波浪轉換。對于前墻擺板，其俘獲寬度比與波浪周期近似呈反比趨勢，隨著波浪周期的增大，擺板俘獲寬度比逐漸減小并趨于0，即擺板的擺動速度隨波浪周期的增大逐漸趨于0，其數值大小與前墻吃水呈正相關，前墻吃水越大，擺板的俘獲寬度比越大。在周期較小時，擺板擺動速度很快，因此計算得到的俘獲寬度比很高，然而實際中高頻率的擺動很難將其轉換為電能。

6結論

本文通過研究一種阻尼池浮式平臺和OWC型波浪能轉換裝置綜合平臺，在固定波浪方向和波高條件下，波浪周期、氣室寬度、前墻吃水和結構吃水對氣室俘獲寬度比均有較大影響。另外，本文通過將OWC裝置的固定前墻以擺板形式與氣室鉸接相連，研究鉸鏈轉動阻尼和波浪周期對擺板俘獲寬度比的影響。主要結論如下：

1）對于固定式owC氣室前墻，不同氣室寬度和前墻吃水以及平臺吃水在不同波浪周期下的俘獲寬度比有較大差別，不同的氣室寬度會導致俘獲寬度比出現2個峰值，分別對應氣室內的共振周期與平臺共振周期附近，一個固定的氣室寬度可對應一個特定的前墻吃水，使氣室的俘獲寬度比最優(yōu)。不同的平臺吃水通過改變平臺的共振周期來改變氣室的俘獲寬度比。

2）對于鉸接式OWC氣室前墻，前墻擺板的轉動剛度與其自身結構特性和布置形式有關，研究其轉動阻尼對俘獲寬度比的影響，可得在特定的波浪周期下，存在一個最優(yōu)的轉動阻尼，使得擺板的俘獲寬度比最高，阻尼較小時，擺板吸收的波浪能無法充分轉換為其他形式的能量，當阻尼很大時，擺板轉動速度很小，通過波浪能轉換為擺板機械能的能量也很小，其數值大小與前墻吃水呈正相關，前墻吃水越大，擺板的俘獲寬度比越大。在固定的波浪周期下，前墻擺板轉動阻尼的變化對氣室內開口的俘獲寬度比無明顯的影響。

3）在一個合適的鉸鏈轉動阻尼下，研究不同波浪周期下擺板和氣室開口的俘獲寬度比，對于氣室開口的俘獲寬度比，相對于固定式前墻，增加前墻擺板不會對其產生不利影響；相反，在波浪周期較小時和平臺共振周期處，鉸接式前墻的氣室開口有更大的俘獲寬度比。對于前墻擺板，可得隨波浪周期的增加，其俘獲寬度比逐漸下降，在波浪周期較小時，通過計算得出的俘獲寬度比很大，甚至超過1。對于此現象，主要有兩種原因，一是計算轉換效率時波浪能量選取的是擺板寬度的能量，而在實際情況中，可出現其他地方的波浪對擺板的作用；二是在周期較小時，擺板的擺動幅度很小，但擺動很快，實際情況下電能輸出很小，并不能達到計算所得波浪能轉換效果。

[參考文獻]

[1]周孟然.新型浮式風能-波浪能集成結構風浪耦合分析[D].大連：大連理工大學，2017.

ZHOU M R.Coupled wind and wave anslysis of a newcombined floating wind turbine and wave energy convertersystem[D].Dalian：Dalian University of Technology，2017

[2]沈勇.浮式防波堤月池效應與波浪能發(fā)電[D].鎮(zhèn)江：江蘇科技大學，2020.

SHEN Y.Moon pool effect of floating breakwater and waveenergy power generation [D].Zhenjiang：JiangsuUniversity of Science and Technology，2020.

[3]NING D Z，ZHAO X L，GOTEMAN M，etal.Hydrodynamic performance of a pile-restrained WEC-typefloatingbreakwater：an experimental study[J].Renewableenergy，2016，95：531-541

[4]K00 W.Nonlinear time-domain analysis of motion-restrained pneumatic floating breakwater[J].Oceanengineering，2009，36（9/10）：723-731.

[5]HE F，HUANGZH，LAWA WK.An experimental studyof a floating breakwater with asymmetric pneumaticchambers for wave energy extraction[J].Applied energy，2013，106：222-231.

[6]HE F，HUANG Z H，LAW A W K.Hydrodynamicperformance of a rectangular floating breakwater with andwithout pneumatic chambers：an experimental study [J].Ocean engineering，2012，51：16-27.

[7]HE F，HUANG Z H.Hydrodynamic performance of pile-supported OWC-type structures as breakwaters：anexperimental study [J].Ocean engineering，2014，88：618-626.

[8]TAY Z Y.Performance and wave impact of an integratedmulti-raft wave energy converter with floating breakwaterfor tropical climate[J].Ocean engineering，2020，218：108136.

[9]CHENG Y，XI C，DAI S S，etal.Performancecharacteristics and parametric analysis of a novel multi-purpose platform combining a moonpool-type floatingbreakwater and an array of wave energy converters[J].Applied energy，2021，292：116888.

[10]任翔，鄧爭志，程鵬達.帶縱搖前墻的新型振蕩水柱式波浪能裝置轉換效率以及水動力性能數值研究[J].海洋工程，2021，39（5）：66-77.

REN X，DENG ZZ，CHENG P D.Numericalsimulationon the extraction efficiency and hydrodynamic performanceof an OWC device with a pitching front-wall[J].The oceanengineering，2021，39（5）：66-77.

[11]田育豐，黃焱，史慶增.擺式波浪發(fā)電裝置一級轉化效率模型試驗研究[J].海洋工程，2012，30（3）：177-184.

TIAN Y F，HUANG Y，SHI QZ.Model test study of theprimary energy converting efficiency of pendulum wavepower device[J].The ocean engineering，2012，30（3）：177-184.

[12]史宏達，張雨晴，趙晨羽，等.底鉸擺式波浪能轉換裝置實驗研究[J].太陽能學報，2020，41（6）：150-155.

SHI HD，ZHANG Y Q，ZHAO CY，etal.Experimentalstudy of bottom-hinged flap-type wave energy converter[J].Acta energiaesolaris sinica，2020，41（6）：150-155.

[13]ZABIHI M，MAZAHERI S，NAMIN M M，etal.Irregularwave interaction with an offshore OWC wave energyconverter[J].0cean engineering，2021，222：108619.

[14]郭權勢，鄧爭志，萬占鴻.集成于方箱防波堤的雙氣室振蕩水柱波浪能裝置轉換效率研究[J].海洋工程，2022，40（2）：106-117.

GUO QS，DENG ZZ，WAN Z H.A study on the wavepower extraction efficiency of the dual-chamber OwCconverter integrated into a rectangular breakwater[J].Theocean engineering，2022，40（2）：106-117.

[15]HOWE D，NADER JR，MACFARLANE G.Performanceanalysis of a floating breakwater integrated with multipleoscillating water column wave energy converters in regularand irregular seas[J].Applied ocean research，2020，99：102147.

[16]CHENG Y，FU L，DAI S S，etal.Experimentalandnumerical analysis of a hybrid WEC-breakwater systemcombining an oscillating water column and an oscillatingbuoy [J].Renewable and sustainable energy reviews，2022，169：112909.

[17]DIZON C，CAVAGNARO R J，ROBERTSON B，etal.Modular horizontal pendulum wave energy converter：exploring feasibility to power ocean observationapplications in the U.S.pacific northwest[J].IET renewablepower generation，2021，15（14）：3354-3367.

[18]WANZH，LIZ，ZHANG DH，etal.Design and researchof slope-pendulum wave energy conversion device[J].Journal of marine science and engineering，2022，10（11）：1572.

[19]LIU HW，LI Y J，LIN Y G，etal.The application of thedigital controlled hydraulic cylinders group in pendulumwave energy[J].IEEE/ASME transactions on mechatronics，2020，25（2）：673-682.

[20]胡聰，毛海英，尤再進，等.中國海域波浪能資源分布及波浪能發(fā)電裝置適用性研究[J].海洋科學，2018，42（3）：142-148.

HU C，MAO H Y，YOU Z J，etal.Study on thedistribution of wave energy resources in China and theapplicability of wave energy generation device[J].Marinesciences，2018，42（3）：142-148.

[21]YUEH C Y，CHUANG S H.Analysis of a piston-typeporous wave energy converter[C]/The TwentiethInternational Offshore and Polar Engineering Conference.Beijing，China，2010.

[22]QIU S Q，LIU K，WANG D J，etal.Acomprehensivereview of ocean wave energy research and development inChina [J].Renewable and sustainable energy reviews，2019，113：109271.

[23]QIU SQ，YE JW，WANG D J，etal.Experimentalstudyon a pendulum wave energy converter [J].China oceanengineering，2013，27（3）：359-368

[24]ITURRIOZ A，GUANCHE R，ARMESTO J A，etal.Time-domain modeling of a fixed detached oscillatingwater column towards a floating multi-chamber device[J].Ocean engineering，2014，76：65-74.

[25]曲銘，于定勇，王世林，等.前墻結構對OWC氣室捕能效果影響的數值研究[J].海岸工程，2020，39（2）：111-118.QU M，YU DY，WANG S L，etal.Numerical study onthe influence of front wall structure on energy captureeffect of OWC chamber[J].Coastal engineering，2020，39（2）：111-118.

[26]邱守強，王冬姣，葉家瑋，等.底鉸擺式波浪能轉換裝置實驗研究[J].中國海洋大學學報（自然科學版），2017，47（5）：121-127.

QIU SQ，WANG D J，YE JW，etal.Experimentalstudyon bottom-hinged flap-type wave energy converter [J].Periodical of Ocean University of China，2017，47（5）：121-127.

[27]CHEN J，WEN H J，WANG YX，etal.Acorrelationstudy of optimal chamber width with the relative front walldraught of onshore OWC device[J].Energy，2021，225：120307.

STUDYON WAVE ENERGY CONVERSION PERFORMANCE FOROWC FLOATING PLATFORM WITH SWINGABLE FRONT WALL

Peng Qiuping1，Qiu Shouqiang1，Liang Fulin1，Bai Zhihui2

（1.School of Civil Engineering and Transportation，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China;

2.Sunbird Yatch Manufacturing Company，Zhuhai 519055，China）

Abstract：A new type of floating platform with integrated offshore wave energy conversion device is proposed，by integrating a dampingpool type floating platform with an OWC wave energy device，the front wallof the OWC chamber is fixed or connected to the chamber bya top hinge.Based on the three-dimensional potential flow theory，the capture width ratios of the air chamber and the pendulum frontwall under different wave periods，different platform drafts and different air chamber sizes are studied.Results show that differentplatform drafts and different chamber sizes affect the capture width ratio of the chamber by influencing the resonance periods of theplatform and the chamber，and under the condition of larger platform drafts and smaller chamber front wall drafts，the problem of waveslaming at the top of the air chamber and the front wall will occur.For a given wave environment，there exit an optimal hinge rotationaldamping，which makes the capture width ratio of the swing plate highest.For a given hinge rotational damping，the capture width ratioof the pendulum gradually decreases with increasing wave period，at lower wave periods and platform resonance periods，thependulumfront wall structure has a larger chamber capture width ratio than the fixed front wall.

Keywords：wave energy conversion;pendulums;damping;oscillating water column;capture width ratio