Використання енергії хвиль системою осцилюючих поверхневих розподілів тиску
Вступ
Ряд пристроїв хвильової енергії, у цей час розглянуті і у Великобританії, і в іншому місці мають режим роботи, який базується на наступному принципі. Область вільної поверхні оточена твердою порожньою плаваючою структурою, відкритою на зануреному кінці днища, який захоплює об’єм повітря вище цієї внутрішньої вільної поверхні. Область набігаючої хвилі створює підвищення та падіння вільної поверхні, і об’єм повітря приводить у рух назад і вперед з високою швидкістю через стиск, що містить повітряну турбіну, яка живить генератор для прямого перетворення в електрику. У моделі повітряна турбіна замінена простою пластиною з отвором - розмір отвору регулюється так, щоб відповідати характеристикам турбіни в повному масштабі. Приклади пристроїв, які працюють на цьому принципі - C.E.G.B. пристрій (Коунт та ін. 1981), буй був розроблений Королівським Університетом, Белфаст, та опротестований в Японії. Описи цих двох пристроїв можна знайти в Кварела (1978).
При дослідженні гідродинамічної моделі таких пристроїв, автори використали теорію, розроблену до пристроїв хвильової енергії, які включають тверді коливні тіла і описані, наприклад, в Еванса (1981). Це звичайно включає заміну вільної поверхні невагомим поршнем і вимагає визначення додаткової маси і демпфування поршня. Приклади такого підходу, який нехтує будь-яким просторовими змінами у внутрішній вільній поверхні, викликані поверхневим тиском, в Еванса (1978), який розглядає резонансні коливання вузького водного стовпа в зануреній відкритій вертикальній трубі, Коунт та ін. (1981), які обчислюють гідродинамічний коефіцієнт для C.E.G.B. пристроя енергії хвилі, який може бути точно описаний як напіввідкрита сірникова коробка, що пливе догори ногами на водній поверхні. Ця стаття представляє більш точну та більш просту теорію для таких пристроїв, яка правильно враховує прикладений поверхневий тиск і послідовну просторову зміну внутрішньої вільної поверхні.
Подібний підхід до двовимірної задачі хвильової енергії був зроблений Фалькао та Сарменто (1980), продовжуючи роботу Стокера (1957). Дана робота узагальнює їхні результати для довільних розподілів тиску як для двох так і трьох вимірного випадку. У іншому контексті Огільві (1969) також розглянув деякі двовимірні задачі, які включають області тиску. Отримані результати він використав для передбачення руху довгого транспортного засобу з повітряною подушкою. Він також вирішив явно важку задачу однорідної області тиску по частині поверхні, яка обмежена двома однаково зануреними вертикальними пластини. Обчислення рішення не проводилось.
Загальна теорія розроблена в § 2 та використані результати для гіпотетичного максимального поглинання енергії довільної системи поглинаючих енергію розподілів тиску. Близька подібність до відповідних результатів з теорії твердих тіл пропонує різні взаємовідношення між деяким випромінюванням та розсіюванням задачі, які належним чином доведені в додатку. Прості спеціальні випадки, які ілюструють загальну теорію, представлені в §2 та §3, де до того ж практичніші міркування забезпечують умови резонансу. В §4 зроблено порівняння з резонансними умовами теорії твердого тіла і представлені криві максимальної ширини поглинання в кожному випадку для окремого круглого поверхневого тиску або твердого диска.
1. ............
