9、波浪能转换器的设计与性能优化

波浪能转换器的设计与性能优化

1 钢筋混凝土波浪能转换器（WEC）设计

1.1 有限元模型选择

选用 ADINA Version 9.5 作为有限元分析的基础平台。该软件可基于设备的 3D 数值模型进行线性弹性分析，数值模型通过二维壳单元实现。壳单元是具有面内刚度和面外弯曲刚度且厚度恒定的表面单元，钢筋混凝土板采用 300 × 300 mm 的四边形壳单元建模。软件能提供节点的响应信息和单元积分点的应力。

1.2 边界条件确定

为确保结构的稳定平衡，确定 PeWEC 设备的边界条件采用了两步法：
- MODEL 1 ：完全约束与结构质心对应的节点，以获取水压力和系泊力的合力和合力矩。质心通过刚性框架临时与结构连接以传递作用力，这些单元的材料设为零质量材料，避免增加船体质量。
- MODEL 2 ：定义并应用等效加速度系统（线性加速度 + 角加速度），与水压力和系泊力一起使结构平衡。固定边界设置在一个通用节点，并移除与质心的刚性连接。相关公式如下：
- 线性加速度公式：
[\begin{cases}
A_X \
A_Y \
A_Z
\end{cases} =
\begin{cases}
R_X \
R_Y \
R_Z
\end{cases} \cdot {mass}^{-1}]
- 角加速度公式：
[\begin{cases}
\alpha_X \
\alpha_Y \
\alpha_Z
\e