Экспериментальные исследования электрических и механических процессов взаимодействия макета плавучей волновой электростанции с неоднородным волновым потоком с использованием разработанной физической и численной CFD модели
Authors: Дарьенков А.Б. , Желонкин М.В. , Куркин А.А. , Плехов А.С. 
Published: December 2024

Рассмотрены физические аспекты взаимодействия плавучей волновой электростанции в среде неоднородного волнового потока. Приведено описание модели морского волнения в виде потенциального движения невязкой и несжимаемой жидкости. Показаны результаты экспериментальных исследований лабораторного макета с возможностью дальнейшего использования. Полученные данные отражают результаты энергоэффективности ПВЭС, представленные в виде характеристик динамического давления и скорости потока в турбинном канале модуля ПВЭС. Представлены полученные в результате эксперимента графики ЭДС генератора, тока, мощности и энергии. На основе проведенных лабораторных исследований сформулировано заключение об учёте изменчивости волновых режимов при выборе типа и конструкции преобразователей энергии волн. Приведены результаты имитационного моделирования, реализованного в модуле гидрогазодинамики. Получены расчеты полей распределения давлений и скоростей потоков в бассейне с ПВЭС с результатами экспериментальных данных физического эксперимента. Показано, что модель адекватно отражает физические взаимодействия основных элементов при изменении основных параметров волнения. Рассмотрены берегозащитные функции комплекса с описанием применяемой геометрии реализующую функции для уменьшения высоты наката штормовых волн и устранения переливов воды через гребень установки. Сделан вывод о возможности и целесообразности конструирования и построения подобных волновых электростанций и эксплуатации их в реальных условиях волнения водной среды.

The article considers physical aspects of interaction of a floating wave power plant in a non-uniform wave flow environment. A description of a sea wave model in the form of potential motion of an inviscid and incompressible fluid is given. The results of experimental studies of a laboratory model with the possibility of further use are shown. The obtained data reflect the results of the FWPP energy efficiency, presented in the form of characteristics of the dynamic pressure and flow velocity in the turbine channel of the FWPP module. The graphs of the generator EMF, current, power and energy obtained as a result of the experiment are presented. Based on the conducted laboratory studies, a conclusion is formulated on taking into account the variability of wave modes when choosing the type and design of wave energy converters. The results of simulation modeling implemented in the hydrogasdynamics module are presented. Calculations of the pressure distribution fields and flow velocities in the pool with the FWPP are obtained with the results of the experimental data of the physical experiment. It is shown that the model adequately reflects the physical interactions of the main elements when the main wave parameters change. The coastal protection functions of the complex are considered with a description of the geometry used, implementing the functions for reducing the height of storm waves and eliminating water spillovers over the crest of the installation. A conclusion is made about the possibility and feasibility of designing and constructing similar wave power plants and operating them in real conditions of aquatic disturbance.