海流发电机翼型研发进展及优化设计研究

随着化石能源不断枯竭和环保要求的不断提高,世界各国对海流能的开发利用愈加重视,各种利用海流流动动能发电的技术得到了不断突破。本文通过对国内外海流能发电的状况的调研,对叶片翼型的发展进行了总结,并对发电涡轮机叶片翼型的进行了分析和优化,提出了一种新的阻力较小的海流发电机翼型。     

日本建成利用海流发电的灯浮标

最近,日本海上保安厅灯台部在明石海峡航道中央第二号灯浮标上,安装了一座利用海流发电的装置。这标志着日本海上保安厅以绿色能源作为灯浮标电源,继风能、太阳能、波能发电之后,又一种新型自然能源的灯浮标诞生了。这是日本海上保安厅海上保安试验研究中心,从1993年开始,经过9年反复研究、试验证实后,才安装到灯浮标上正式投入使用。风力、太阳光和波浪等自然能源都     

重现期法进行近岸海区风生海流计算的应用

通过确定不同重现期的风速极值,阐述建立风生海流推算关系及风生海流的特点,给出渤海湾海区风因子的合理取值范围．并描述海流极值的计算方法和计算过程,以解决近岸海区海流极值的计算问题。结合唐山LNG终端站码头区工程海流现场调查及当地历年连续风速数据,确定不同重现期风速极值及风生海流极值,并给出海流极值的结果。该工程采用重现期法进行风生海流计算及海流分析,对于海洋功能开发、灾害预防、港口建设及各种建筑设计具有重要作用。     

海流作用下潜水器运动仿真研究

深海潜水器仿真模拟器成为预报深海潜水器运动的有效工具。深海作业环境复杂,深潜器常常受到海流的干扰作用,本文以某深海潜水器为研究对象,建立海流作用下的深海潜水器运动方程。在仿真过程中,通过MFC对话框可输入干扰海流的信息,从而可模拟研究深潜器在实际航行中遇到海流的运动响应。本文对海流干扰下的直航运动和回转运动进行仿真,通过和无海流工况下的运动进行比较,可以看出海流对横向运动影响较大,为避免横向漂移,深海潜水器顶流航行,可降低海流的影响;海流干扰下的回转轨迹相对静水中产生了较大的横移,但海流对回转直径的影响不显著。该研究可为实际操纵提供参考,具有一定的工程意义。     

建立海流数据库的必要性及其具体实现

建立海流数据库是提高潜艇下不定位和实现导航自动化的基本前提,海流资料的准确与否是否是影响水下定位精度的重要因素。本文主要探讨建立海流数据库的必要性及其实现过程。     

海流作用下舰船锚链运动模型研究

为研究海流作用下舰船锚链的运动响应,在锚链微元运动控制方程基础上,计入其受到的海流作用力和弹性形变等因素影响,建立锚链运动模型并进行了仿真,进而与经典悬链线方程法的计算结果对比分析。结果表明,海流作用会对锚链悬链段长度、顶端位移以及各点处的张力等产生影响,且这一影响将随着海流流速的增大而愈加明显,实际工程中应予以考虑。建立的舰船锚链运动模型及结论分析,对舰船锚泊安全的理论研究和工程实践具有一定参考价值。     

海流作用下的载人潜水器作业动力学建模与仿真研究

载人潜水器在深海复杂环境下进行作业时,常受到海流的干扰.当进行采样作业时,机械手的运动也会对潜水器主体的姿态产生干扰.为了提高载人潜水器作业水平,以某型载人潜水器为研究对象,建立了海流作用下机械手运动时的载人潜水器动力学模型,对海流作用在潜水器上的水动力进行了仿真分析,研究了海流作用下机械手作业对潜水器运动特性与姿态的...     

利用海流发电的新型伞锚研究

为了使远洋船舶在停泊时更加高效地运用所处位置的海流能量,本文提出设计了一种具有海流发电功能的新型船用发电装置,以实现船舶节能。该装置主要由伞锚和安装在伞锚中心的海流能发电装置构成。伞锚可以把流速较低的海流汇聚在一起得到高能量密度的海流。这些海流冲击水轮机,进而带动发电机运行,实现高效发电。     

海流要素辅助航行决策的区划技术研究

由于很难得到对任何海区满足需要的时空尺度、精度的海洋环境要素预报结果,因此,了解某海洋环境要素的区域特性也是很有参考价值的.为了给船舶航行提供有效的信息支持,文章以对船舶的航速和航向影响较大的海流为例,分析了海流预报技术在满足应用需求上的不足,提出了利用主因子分析技术对海流样本数据进行研究的方案,并基于此方案给出了东海、南海海域海流要素信息区划结果,为船舶航行决策提供信息指导.     

海流引起的海底管道周围砂质海床局部冲刷

海流引起的海底管道周围海床冲刷是海流、管道与海床之间的动力耦合作用问题.目前对管道周围海床冲刷的研究主要是通过试验观测的方法进行的.本文分析评价了近年来海底管道周围砂质海床局部冲刷试验研究的主要研究成果,其中包括局部冲刷机理、极限平衡冲刷深度预测、管悬空长度预测等内容,并对已有研究成果的工程应用进行了初步分析.     

计及叶片载荷的双机对转式海流发电机系泊系统动力分析

本文设计了一种新型的双机对转式海流发电机并对其系泊系统与叶片载荷和直径关系进行模拟分析。首先将单机式海流发电机与已有研究进行对比验证其可靠性，然后在不改变系泊方式的前提下，设计出双机式结构，并通过分析机身位移和旋转比较两种系统的稳定性。为考虑叶片载荷对系泊系统影响，在Orcaflex中对不同精细程度的叶片进行建模，分别对比单一翼型/三翼型/九翼型的数值模拟结果。接着使用M-BEMT软件优化后的翼型参数，对比使用原始升阻力系数的三翼型发电机的模拟结果，同时将使用不同直径叶片的发电机系统进行对比，说明双机式发电机的稳定性更优，对海流发电机及其系泊系统的设计提供重要参考价值。     

珠江三角洲强降雨对伶仃洋海域潮汐、海流的影响浅析

2014年珠江三角洲地区遭遇特大暴雨.为了研究本次特大暴雨对伶仃海域的潮汐和海流的影响,我单位在伶仃洋布设多台波潮仪和流速仪,通过今年潮汐和海流与去年同期和本月与上月的比较,分析出暴雨对该地区的潮位和表层流速的影响情况.     

基于流致振动的海流能发电技术及研究现状

海流能对增加能源来源、保护生态环境、应对气候变化、促进能源可持续发展等具有重要意义。我国沿海的该类能源流速较低，因此研发有效的低速海流发电装置成为该领域亟待解决的重要问题。基于流致振动的交替升力海流能发电技术具有很大潜力，对涡激振动与驰振的利用技术、流致振动海流能捕能系统的研究现状进行系统介绍，分析了当前研究的前沿技术及其可靠性，以及政策对流致振动商业化研究的影响，给出了未来研究的相关建议，为进一步研究基于流致振动的海流能发电技术提供参考。     

海流作用下拖曳线列阵稳态运动性能分析与计算

预测和计算拖曳线列阵的静态构型是拖曳线列阵设计中的重要一环。本文通过分析拖曳线列阵的稳态运动性能,计算海流作用下拖曳线列阵运动的稳态解,分析海流方向、海水密度、拖曳速度对拖曳线列阵稳态运动的影响,为线列阵的初步设计和舰艇的操作策略提供指导。     

拖缆水动力学的正问题与反问题研究

基于不可压缩流体中受到水动力曳力作用下的不可伸长的挠性缆索的二维运动模型,研究了在海洋地震勘探中重构与流线型拖缆冲击的海流速度的问题。首先介绍了正问题模型,并在已知拖船运动和水动力载荷的条件下对拖缆的速度、曲率和张力进行了求解。然后,通过离散缆索形状和张力的样本值,提出了推断到海流速度的反问题,并发现这个反问题是缺秩和不适定的。在鲁棒离散噪声信号的背景下,解决逆问题数值稳定问题,采用了基于广义Tikhonov正则化算法。为了验证该方案的实用性,给出了一些用模拟噪声数据重建海流的例子。     

基于海流数据库的Kalman滤波在水下导航中的应用

定位精度对载体至关重要.提高定位精度有2种方式:一是增加高精度导航设备;二是利用数据处理方法.水下载体缺乏高精度的导航设备,但其又需要在水下保持长时间的精确航行.通过建立高精度的海流数据库,然后利用数据融合算法对水下导航信息进行处理来获得高精度的位置信息,该数据融合算法实质是基于海流数据库的Kalman 滤波.通过大量的仿真实验和海试证明,该算法具有很强的实用性和有效性.     

外海轻型码头结构环境荷载的统计分析

对外海轻型码头结构的波浪荷载和海流荷载进行了统计分析。给出一个波浪周期内,波浪荷载的均值系数和变异系数随相位角的变化,进而得出50年设计基准期内波浪荷载的均值系数和变异系数。使用Monte-Carlo方法研究了波浪荷载的概率分布类型。利用海洋平台已有的研究成果,给出了50年设计基准期内海流荷载的均值系数和变异系数。结果表明:对于外海轻型码头结构,可认为波浪荷载和海流荷载均服从极值I型分布;50年基准期波浪荷载的均值系数为1.166,变异系数为0.263,海流荷载的均值系数为1.269,变异系数为0.142。     

数据挖掘技术在海流要素辅助船舶导航中的应用研究

海流对船舶导航、航行安全影响较大.本文在对海流研究成果和海洋环境数据库进行深入研究的基础上,详细考察了船舶在航行过程中对海流信息的应用环境及需求.为提高业务化应用能力,采用模式分析等数据挖掘技术,提出了实测数据融合的技术方案,给出了海流要素辅助船舶导航的应用模式.最后,以电子海图系统为平台,初步建立了海流要素辅助航迹模拟、船位校正等应用系统.     

AWAC在黄骅港水文测量中的应用及其与海流计的比较分析

AWAC是目前国际上流速及波浪测量采用的主要设备,该仪器利用声学多普勒原理进行流速剖面测量,具有传统测量手段无法比拟的特点.通过对实践中AWAC与传统海流计测量结果的比较分析,总结了AWAC的优越性和局限性,并简单归纳AWAC应用中需要注意的问题.     

海流能轮机叶片翼型的水动力学特性模拟

基于卧式海流能发电装置,采用雷诺平均N-S方程,对来流攻角从0°~26°情形下的叶片翼型进行数值模拟,分析比较不同攻角下水动力学特性的变化规律。结果表明:一定范围内增加攻角可有效提高升阻比,但升力系数最大时,升阻比、水翼捕能效率不一定最高,失速角也不一定是最佳攻角,验证了水翼失速的根本原因是边界层的分离;水翼吸力面与压力面的压差较大,此压差为水翼提供较高的升力系数,主要来自于水翼的前半部。此外,还分析了水翼周围流场的速度分布、压力分布等水动力特性与攻角的关系,为设计高效的海流能转换叶片提供了理论参考。