防波堤之主要功能為遮蔽外海波浪之行進以穩定港灣內之波浪以及防止外海波浪直接衝擊港內而所建立之結構物，因此防波堤遭受到相當大的外海波浪衝擊力，然而為降低防波堤所承受之波壓力與降低反射率，目前做法是在堤前常丟置許多消波塊。但其建造費用高且影響環境景觀，若能興建一結構物以消減作用於港灣之波能，同時又能擷取波浪能量來供港灣地區使用，不僅可以充分的利用再生能源，又能發揮保衛國土的目的，可謂一舉兩得。振盪水柱波浪發電系統(OWC)為目前應用最廣泛的波能裝置之一，為了將擷取波浪能量達到最大化，可藉由振盪水柱式波浪發電系統在特定波浪條件下的水動力特性之研究與計算，以進行岸基振盪水柱式波浪發電裝置的最佳結構物幾何設計。本文以ANSYS CFX套裝軟體建立數值模型，模擬岸基振盪水柱防波堤波浪發電氣室反應，經由空數值水槽模擬結果與線性波理論比對後，可以確認本文採用之設置所模擬後的結果相當貼近真實情況。
本文將針對震盪水柱式波浪發電系統，設計三種幾何變數，模擬三組波高、五組波浪週期，探討無因次前牆沒水深、無因次氣室長度以及水下開口率對震盪水柱式波浪發電系統之空氣流速、氣室內壓力、波浪反射率的影響，由模擬結果可以觀察到每一種無因次沒水深之反射率最小值都對應到不同之波浪尖銳度上，隨著無因次沒水深越大，反射率最小值則對應到越小之波浪尖銳度，入射波高1.5米時無因次前牆沒水深改變對於反射率、空氣流速以及壓力之極值都並沒有太大之影響，但2.5米時無因次前牆沒水深越大在短週期時之空氣流速以及壓力皆會低於較小之無因次前牆沒水深；無因次氣室長度對反射率之影響則會隨著不同之無因次沒水深以及波浪條件而改變，但產生之空氣流速及壓力皆是以無因次氣室寬度0.125之結果較大。模擬結果也顯示改變前牆開口率不僅會直接影響到其反射率且所產生之空氣流速及壓力也會些微上升。

The main function of the breakwater is to shielded the traveling waves and it's established to keep the waves in the harbor be stable and prevent the directly impact of the waves from open sea therefore the breakwater will suffer considerable impact from the wave, the current practice is put lots of tetrapods in front of the breakwater to reduce the wave pressure and wave reflection ,but it's always with the high construction coats and also impact the landscape .If we can build a new type of structure that can not only reduce the wave energy in the harbor but also converting the renewable energy for the bay area will be great.The Oscillating Water Column converter is the most common of the wave energy converter nowadays ,we can maximize the conversion efficiency by study the hydrodynamic of OWC under the Specific wave condition to design the optimal geometry of OWC .In this study numerical tank will be build by ANSYS CFX to simulate the OWC reaction with incoming waves .After compared with the liner wave theory can prove the settings in CFX has been chose correctly.
This study will design 3 kinds of OWC geometric variables , simulate 3 group wave height and 5 group wave period to investigate how the air flow speed ,pressure and reflection affected by the different dimensionless front wall draft , dimensionless chamber length and porosity .The results show that when the dimensionless front wall draft become greater the minimum value of reflection will become show up on the smaller wave sharpness .The relationship between dimensionless chamber length and reflection will along with the dimensionless front wall draft and wave conditions . The results also show that the porosity will affect the reflection and air flow speed .

論文審定書 i
中文摘要 ii
abstract iii
目 錄 iv
圖 次 viii
表 次 xxxvi
符號說明 xxxviii
第一章 序論 1
1.1前言 1
1.2文獻回顧 1
1.2.1波浪發電之原理及種類 1
1.2.2海洋能源利用現況 3
1.2.3數值水槽於波浪相關之研究 4
1.3研究動機與目的 4
1.4本文架構 5
第二章 理論介紹 9
2.1模擬軟體概述 9
2.2數值模擬理論 13
2.2.1線性造波理論 13
2.2.2控制方程式 17
2.2.3壁面函數理論 18
2.2.4自由液面邊界條件 19
2.2.5自由液面之定義計算 20
2.3 OWC能量轉換效率探討 21
第三章 模型建立 23
3.1 OWC模型設計 23
3.2網格處理方法 27
3.3 分析條件選定 29
3.4設置邊界條件 29
3.5求解設置 30
3.6波高計設置 31
3.7 模式驗證 33
第四章 結果分析與討論 43
4.1 OWC波浪反射率 43
4.1.1典型OWC 43
4.1.2開口率40% OWC 44
4.1.3開口率25%OWC 44
4.2 轉換空氣流速 44
4.2.1典型OWC 44
4.2.2開口率40%OWC 45
4.2.3開口率25%OWC 46
4.3氣室內壓力 47
4.3.1典型OWC 47
4.3.2開口率40%OWC 47
4.3.3開口率25%OWC 48
4.4綜合比較 48
4.4.1無因次氣室長度之影響 48
4.4.2無因次沒水深之影響 49
4.4.3開口率之影響 50
4.5能量轉換率比較 51
第五章 結論與建議 149
5.1結論 149
5.2建議 150
參考文獻 151
附錄A 模擬結果數據 153
附錄B 模擬結果時序圖 163

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