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Please use this identifier to cite or link to this item: http://ntour.ntou.edu.tw:8080/ir/handle/987654321/42151

Title: 振盪水柱式波浪能轉換器之性能分析
Authors: 楊宗穎;林鎮洲
Contributors: 國立臺灣海洋大學:機械與機電工程學系
Keywords: 波浪能轉換器;振盪水柱式;威爾斯渦輪;數值模擬;Fluent;氣室;出風口管道;轉換效率
Date: 2015-07
Issue Date: 2017-04-28
Publisher: 國立臺灣海洋大學
Abstract: 摘要:本論文主要目在於研發一適合台灣東北角外海的振盪水柱式波浪能轉換器,以蘇格蘭開發的Limpet為參考模型,使用計算流體力學軟體ANSYS Fluent進行數值模擬。本論文主要探討三個方向,一為探討振盪水柱式氣室幾何形狀的影響,尤其指改變其氣室下板角度對其能量轉換效率的探討;二為未加裝威爾斯渦輪機時,出風口管道尺寸對波浪能轉換效率的影響;三為綜合以上兩點所得知的較佳尺寸解,加裝威爾斯渦輪葉片並計算其效率,做為未來研究改進的方向。
從先前文獻可知,氣室上板與下板的相對關係,對氣室吸收波浪能的效率有著顯著的影響。模擬條件為固定氣室上板,藉由改變氣室下板角度,計算其動能、壓能與位能的總和變化,做為氣室吸收波浪能效率的判斷。而出風口管道的尺寸則與威爾斯渦輪機的轉換效率有著直接的關係,因此藉由改變出風口管道尺寸,比較出風口管道內空氣動能與壓力能的總和,做為判斷依據。最後依據前兩種研究所計算出的較佳氣室與出風口管道組合,加裝威爾斯渦輪葉片進行數值模擬,再經由計算葉片前後的動能、壓力能與位能總和的變化,求得葉片轉動效率。
模擬結果顯示,振盪水柱式波浪能轉換器的波浪能吸收效率,在氣室下板為90度時吸收效率最高,但空氣在其氣室內能量損耗率也為最高,故並非較佳下板幾何。經綜合比較後,下板為60度才是較佳下板尺寸,而出風口較佳半徑為65(mm)。因此使用氣室下板角度60度與出風口半徑65(mm)的較佳效率搭配,安裝威爾斯渦輪機進行數值模擬。結果顯示,在造波環境波高H=0.07(m)、週期T=1.56(s)的設置下,振盪水柱式波浪能轉換器的整體功率為0.1566(W)、效率為13.9%,而威爾斯渦輪的轉換效率為55.37%。
URI: http://ntour.ntou.edu.tw:8080/ir/handle/987654321/42151
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