【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及海洋可再生能源，具體為一種浮式風機和氣動式波浪能裝置的建模仿真方法和系統。
技術介紹
1、現有的浮式風力發電機主要用于深海風能的開發，其結構復雜且成本高。為了提高經濟效益，有研究提出將波浪能裝置與浮式風機結合，從而共享錨定和電力基礎設施，降低整體成本。然而，如何有效地集成這兩種裝置并進行仿真分析，仍然是一個技術難題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的就在于為了解決上述至少一個技術問題而提供一種浮式風機和氣動式波浪能裝置的建模仿真方法和系統。
2、第一方面，本專利技術實施例提供了一種浮式風機和氣動式波浪能裝置的建模仿真方法，應用于浮式風機和氣動式波浪能裝置的一體化模型；所述一體化模型包括：風力機、浮式平臺、系泊錨鏈、氣動式波浪能裝置；其中，所述氣動式波浪能裝置設置于所述浮式平臺遠離所述風力機的塔筒處的浮筒結構內部；所述方法包括：基于葉素動量理論，建立所述風力機的葉片的第一數值模型；基于大渦模擬和制動線模型，建立所述氣動式波浪能裝置的汽輪機的第二數值模型；基于集中質量法，建立所述系泊錨鏈與所述浮式平臺的第三數值模型；基于所述第一數值模型、所述第二數值模型和所述第三數值模型，建立一體化結構數值模型；基于所述一體化結構數值模型對所述一體化模型進行仿真分析。
3、進一步地，所述第一數值模型，包括：將動量理論和葉素理論耦合，通過迭代過程確定空氣動力和所述風力機的葉片處的誘導速度；其中，所述風力機的葉片的推力與扭矩的迭代計算算式包括：
4、p>
5、
6、式中，a為軸向誘導因子，a′為切向誘導因子，ct是推力系數，cn是扭矩系數，σ是風力機的葉片的局部實度，θ是入流角。
7、進一步地，所述第二數值模型，包括：
8、所述汽輪機的不可壓縮navier-stokes方程：
9、
10、
11、式中，ui和p分別為速度和壓力，代表解析流量，ρ和v分別代表空氣密度和運動粘度。τij代表亞網格尺度的應力張量，vt為湍流渦流粘度，fi項表示風力渦輪機施加的體力；
12、所述汽輪機的葉片的二維截面升力和阻力計算算式包括：
13、
14、
15、式中，c為局部翼型的弦長，urel為相對于葉片的風速，cl是局部升力系數，cd為局部阻力系數；
16、所述制動線模型的尖端修正因子包括：
17、
18、式中，d為測量點與葉片上的致動點之間的距離，∈是決定分布負載濃度的高斯寬度。
19、進一步地，所述第三數值模型，包括所述系泊錨鏈的運動方程，包括：
20、
21、式中，m是質量矩陣，c是阻尼矩陣，k是剛度矩陣，x(t)是錨鏈節點的位移向量，f(t)為外力向量。
22、第二方面，本專利技術實施例還提供了一種浮式風機和氣動式波浪能裝置的建模仿真系統，應用于浮式風機和氣動式波浪能裝置的一體化模型；所述一體化模型包括：風力機、浮式平臺、系泊錨鏈、氣動式波浪能裝置；其中，所述氣動式波浪能裝置設置于所述浮式平臺遠離所述風力機的塔筒處的浮筒結構內部；所述系統包括：第一建立模塊，第二建立模塊，第三建立模塊，第四建立模塊和仿真模塊；其中，所述第一建立模塊，用于基于葉素動量理論，建立所述風力機的葉片的第一數值模型；所述第二建立模塊，用于基于大渦模擬和制動線模型，建立所述氣動式波浪能裝置的汽輪機的第二數值模型；所述第三建立模塊，用于基于集中質量法，建立所述系泊錨鏈與所述浮式平臺的第三數值模型；所述第四建立模塊，用于基于所述第一數值模型、所述第二數值模型和所述第三數值模型，建立一體化結構數值模型；所述仿真模塊，用于基于所述一體化結構數值模型對所述一體化模型進行仿真分析。
23、第三方面，本專利技術實施例還提供了一種電子設備，包括：存儲器、處理器和存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時實現如第一方面所述的方法。
24、第四方面，本專利技術實施例還提供了一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機指令，所述計算機指令被處理器執行時實現如第一方面所述的方法。
25、本專利技術提供了一種浮式風機和氣動式波浪能裝置的建模仿真方法和系統，建立包括浮式平臺、氣動式波浪能裝置、風力機和系泊錨鏈動力分析模型，能夠較準確地得到浮式風機和波浪能裝置在風、浪和流作用下的動力響應，為浮式風機和波浪能裝置的一體化設計提供更可靠的依據。本專利技術通過這種一體化設計，提高了系統的整體效率和經濟性，有助于海洋可再生能源的開發和利用。
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1.一種浮式風機和氣動式波浪能裝置的建模仿真方法，其特征在于，應用于浮式風機和氣動式波浪能裝置的一體化模型；所述一體化模型包括：風力機、浮式平臺、系泊錨鏈、氣動式波浪能裝置；其中，所述氣動式波浪能裝置設置于所述浮式平臺遠離所述風力機的塔筒處的浮筒結構內部；所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一數值模型，包括：
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述第二數值模型，包括：
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述第三數值模型，包括所述系泊錨鏈的運動方程，包括：
5.一種浮式風機和氣動式波浪能裝置的建模仿真系統，其特征在于，應用于浮式風機和氣動式波浪能裝置的一體化模型；所述一體化模型包括：風力機、浮式平臺、系泊錨鏈、氣動式波浪能裝置；其中，所述氣動式波浪能裝置設置于所述浮式平臺遠離所述風力機的塔筒處的浮筒結構內部；所述系統包括：第一建立模塊，第二建立模塊，第三建立模塊，第四建立模塊和仿真模塊；其中，
6.一種電子設備，其特征在于，包括：存儲器、處理器和存儲在所述存儲器上并可在所述處理器
7.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機指令，所述計算機指令被處理器執行時實現如權利要求1-4任一項所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種浮式風機和氣動式波浪能裝置的建模仿真方法，其特征在于，應用于浮式風機和氣動式波浪能裝置的一體化模型；所述一體化模型包括：風力機、浮式平臺、系泊錨鏈、氣動式波浪能裝置；其中，所述氣動式波浪能裝置設置于所述浮式平臺遠離所述風力機的塔筒處的浮筒結構內部；所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一數值模型，包括：
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述第二數值模型，包括：
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述第三數值模型，包括所述系泊錨鏈的運動方程，包括：
5.一種浮式風機和氣動式波浪能裝置的建模仿真系統，其特征在于，應用于浮...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫翰霖，李長杰，蔣維，閃志剛，顧汛，林菲，蔣智瑋，許潔，
申請(專利權)人：廣東大唐國際潮州發電有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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