Hydrodynamic Study of a Torus Pontoon for Wind Energy Marine Unit

WEMU(Wind Energy Marine Unit)以一環狀浮筒作為浮動
式之平台，浮筒由浮力支撐，浮筒上裝有一系列的垂直葉片，
在環形浮筒中央裝有發電機。其裝置乃利用風能推動葉片，由
葉片吸收風能驅動發電機發電。
本 研究主要利用基於多流體的流體體積法模擬離岸式風
力發電廠中環形浮筒在水面上的受力與力矩值。研究採用k-w
紊 流模型，並使用壁面函數法計算。本文利用平板流估計浮筒
自轉情形， 浮筒壁面產生力矩值的合理性， 具某種程度的可靠
度，且浮筒自轉其流域正中心之水面有下陷現象。並進一步探討考
慮不同入流速度、浮筒轉速及浸水深度之條件下，所造成浮筒
周圍流場之特性。由模擬結果可發現當浸水深度越深、浮筒直徑
越大，浮筒產生的力矩越大時，而浮筒角速度與浮筒產生之力矩
值則大致呈現二次曲線關係。在低入流速度(0.5m/s)下， 轉動
之浮筒隨轉速增加其上緣水位有向上抬升的趨勢，下緣則有向
下降的情形。在入流速度為1m/s~1.5m/s，介於環形浮筒內x/d=0
之前波的變化幅度小，x/d=0 之後則因干涉作用造成波產生大
幅度變化。