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摘要
波浪能是一种极具潜力的可再生能源，为推进波能资源的利用，开发具有应用前景的新型波能转换装置（WEC），提出了创新性的弹性胶囊振荡水柱式波能转换装置（EC-OWC），设计建立了物理试验模型。通过膨胀波试验，研究了弹性胶囊的膨胀特性和自由膨胀波的运动特性；通过波浪试验，研究了装置与波浪耦合作用时的水动力性能，以及波浪和模型参数对系统振荡和波高放大比的影响。结果显示：装置内外水头差由0增加至30 cm时，自由膨胀波波速由大约3 m/s减小至1.9 m/s，与一维纵波理论结果规律相符；相对水深在0.0644至0.0782范围内时，稳定后的波高放大比均超过4，其中相对水深值为0.0706时达到最大波高放大比6；波高放大比随相对水头先增大、后减小，相对水头值为6时达到最大波高放大比6.5；波高放大比在相对管长为1.77时达到最大值6.35。结果表明，一维纵波理论可为弹性胶囊的设计提供支撑；控制水头差可有效调整装置的自然振荡周期；当装置内外振荡周期相匹配时，系统达到近似共振，装置内部膨胀波为驻波，且当胶囊长度接近半波长时，波高放大比达到最大。通过本次对EC-OWC模型的初步水动力性能试验研究，展示了该装置的优越性能和共振特性，可为此类WEC的开发提供参考。
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单位中水北方勘测设计研究有限责任公司; 天津大学; 交通运输部天津水运工程科学研究所; 水利工程仿真与安全国家重点实验室
