[发明专利]一种波浪能实验模型无接触摩擦阻尼测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种波浪能实验模型无接触摩擦阻尼测量方法及装置，该方法包括将所建好的波浪能实验模型，分别开展数值水池多自由度衰减实验和实验水池多自由度衰减实验，分别获得各自由度下的衰减曲线；根据各自的衰减曲线计算出对应的频率下的阻尼值，用实验衰减曲线计算出的阻尼值减去数值水池衰减曲线计算出的阻尼值，得出波浪能实验模型中的机械摩擦阻尼。本发明巧妙利用了模型在数值水池与实验水池的多自由度衰减实验曲线间的差异，通过理论分析，获得模型实验的摩擦阻尼系数，为最终波浪能装置实型优化设计提供数据支撑。

技术领域

本发明涉及波浪与浮体相互作用模型实验领域，具体涉及一种波浪能实验模型无接触摩擦阻尼测量方法及装置。

背景技术

海洋波浪能是一种取之不尽、用之不竭、蕴藏丰富的可再生能源。据统计世界波浪能总理论功率约为3.7TW，波浪能的全球总可开发储量约为世界电力消耗的三分之二，因此采用波浪能技术参与世界电力供应拥有巨大的潜力。

波浪能装置从20世纪80年代至今，已经发展出上千种波浪能装置，但是至今没有形成统一的技术路径和收敛性理论原理，因此模型实验在波浪能装置的设计中具有重要的指导作用。波浪能装置在模型实验中，由于尺度效应，波浪能装置机构间的摩擦影响，常常对波浪能装置的俘获效率有重大影响，从而最终影响实型装置的优化设计。通常由于摩擦阻尼系数较小或由于难以测量(如图1和图2中波浪能装置的旋转轴或滚轮摩擦)，在模型实验中都采取了忽略其影响，但有研究表明由于忽略了摩擦阻尼影响，理论计算中阻尼偏小导致波浪能装置共振频率偏大，影响波浪能装置的最优设计工作频率，同时导致波浪能装置运动响应计算偏大甚至失真。

发明内容

为了更准确模拟模型实验中的摩擦阻尼，本发明提供一种波浪能实验模型无接触摩擦阻尼测量方法及装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种波浪能实验模型无接触摩擦阻尼测量方法，所述方法包括：

将所建好的波浪能实验模型，分别开展数值水池多自由度衰减实验和实验水池多自由度衰减实验，分别获得各自由度下的衰减曲线；

根据各自的衰减曲线计算出对应的频率下的阻尼值，用实验衰减曲线计算出的阻尼值减去数值水池衰减曲线计算出的阻尼值，得出波浪能实验模型中的机械摩擦阻尼。

进一步地，所述根据各自的衰减曲线计算出对应的频率下的阻尼值，用实验衰减曲线计算出的阻尼值减去数值水池衰减曲线计算出的阻尼值，得出波浪能装置机械摩擦阻尼的方式为：

记第n个衰减振幅为A_n，系统振动周期任选两列波峰或者波谷测量为T_r，那么根据公式即求出系统阻尼；

记为数值水池自由衰减的计算出的系统阻尼，为实验水池自由衰减的计算出的系统阻尼，那么波浪能装置的机械摩擦阻尼

第二方面，本发明提供一种波浪能实验模型无接触摩擦阻尼测量装置，所述装置包括波浪能实验模型模块、数值水池模块、实验水池模块、第一记录模块、第二记录模块、数值水池阻尼计算模块、实验水池阻尼计算模块、分析计算摩擦阻尼模块；其中，

所述第一记录模块用于记录波浪能实验模型模块在数值水池模块中开展多自由度衰减实验所获得的数值水池多自由度运动衰减曲线；

所述第二记录模块用于记录波浪能实验模型模块在实验水池模块中开展多自由度衰减实验所获得的实验水池多自由度运动衰减曲线；

所述数值水池阻尼计算模块用于根据数值水池多自由度运动衰减曲线计算出数值水池系统阻尼值；

所述实验水池阻尼计算模块用于根据实验水池多自由度运动衰减曲线计算出实验水池系统阻尼值；