鹰式装置“万山号”总体设计概述

100kW鹰式波浪能发电装置工程样机“万山号”为一基多体式设计,四个鹰式吸波浮体共享水下附体、能量转换系统及锚泊系统。通过一系列模型试验,获得最优负载。根据模型试验结果,确定了实海况装置的出力参数。为稳定地获得标准电力与试验数据,设计了涵盖蓄能、发电、变电模块、电气监控模块、电源模块、浮态监控模块和岸基模块等多个模块的电气系统。通过锚泊系统计算与分析,确定了锚泊系统的选型参数。     

鹰式波浪能发电装置外形优化设计

鹰式波浪能发电装置的外形对提高俘获效率有重要影响。该装置由鹰式吸波浮体、半潜驳载体和液压式能量转换系统这3部分组成。论文对半潜驳载体设计了4种外形方案,通过力学分析,建立运动方程,并开展了不同海况下的数值计算,获得各个方案下装置的最优俘获宽度比和能量转换系统阻尼。研究结果表明,根据鹰式波浪能发电装置投放地点珠海万山海域的海洋环境波浪能特性,采用带有挡浪墙、导浪凸台部件的组合方式,具有俘获效率高的优点和极端海况下的自我保护功能。     

自升式波浪能发电装置设计与试验研究

为了解决能源短缺问题,着眼于开发丰富的波浪能,设计了一种以自升式平台为载体的新型波浪能发电装置。此新型自升式波浪能发电装置与其他波浪能发电装置相比,具有抗风、抗浪、连续、高效、稳定、适应性强等优点。采用理论分析与实物试验相结合的方法,研究该装置实施波浪发电的可行性。试验结果表明:自升式波浪能发电装置在实际海况下能够正常进行发电作业,验证了该波浪能发电装置的可行性,波浪发电效率超过项目技术指标的15%,达到了预期的效果。总的来说,自升式波浪能发电装置已经在多方面实现了突破,总体技术达到了国内领先水平。     

离岸式波浪能发电装置锚泊系统研究进展

基于国内外关于波浪能发电装置的锚泊系统研究现状,介绍了锚泊系统的组成,结构形式的分类以及相关的研究方法,并分析各自的优缺点,综合国内外关于波浪能发电装置的锚泊系统的实例,丰富了锚泊系统的设计基础知识,有利于掌握国内外关于波浪能发电装置的锚泊系统方面的最新研究动态,形成科学的系统的设计方案。     

离岸式波浪能发电装置锚泊系统研究

基于国内外关于波浪能发电装置的锚泊系统研究现状,介绍了锚泊系统的组成、结构形式的分类以及相关的研究方法,并分析各自的优缺点,综合国内外关于波浪能发电装置的锚泊系统的实例,丰富了锚泊系统的设计基础知识,有利于掌握国内外关于波浪能发电装置的锚泊系统方面的最新研究动态,形成科学的系统的设计方案。     

极浅水多体波浪能发电装置锚泊系统设计

采用三维势流理论对多体波浪能发电装置进行频域水动力计算,分析极浅水效应和多体间相互作用对单体发电装置的水动力性能的影响。利用Orcaflex软件建立多体波浪能发电装置数值模型,浮体间采用铰接进行连接,并利用弹簧单元模拟发电液压缸的弹性阻尼作用。为极浅水多体波浪能发电装置设计合理的锚泊方案,采用时域动态耦合方法进行分析,同时考虑极浅水效应、多体影响和二阶低频力,根据API规范对自存工况下的锚泊缆强度进行校核,并对确定选用的锚泊方案进行敏感性分析。通过对计算结果进行分析,发现在进行浅水多浮体锚泊设计时,低频波浪载荷、多体相互作用和海底摩擦不可忽视；对于极浅水的锚泊系统设计,Lazy wave 型锚泊形式优于传统悬链线式锚泊。上述研究工作为近海极浅水海域新型海洋能发电装置锚泊系统的设计提供了新的参考和思路。     

振荡浮筒式波浪能发电装置设计与实验研究

为解决海岛海水淡化以及用电问题,设计了一种以浮筒作为波浪捕获装置的小型模块化波浪能发电装置。该装置通过浮筒有效捕获波浪能,转换为浮筒的机械能,再转换为液压能,最后通过液压马达驱动而转换为电能。该发电装置设置了液压蓄能器,使波浪能转换为电能经历了三级转换。蓄存的能量经压力控制系统调节后,增强了连续工作能力,提高了整个系统的安全性和大浪下的发电能力,最终有效解决了波浪能输出不稳定、不连续的关键难题。     

浮筒式波浪发电平台性能分析研究

波浪能发电浮筒的研究关键是实现波浪能发电装置的能量转换最大化。根据"海院1号"浮筒式波浪发电平台的运动特点,提出了一种预测浮子垂荡运动的时域方法。同时,通过MATLAB模拟计算,获得最佳系统压力和平均传输功率。经海测试验验证了数值模拟的正确性,为波浪发电平台浮筒设计优化提供依据,具有工程应用价值。     

极浅水多体波浪能发电装置锚泊系统设计

采用三维势流理论对多体波浪能发电装置进行频域水动力计算,分析极浅水效应和多体间相互作用对单体发电装置的水动力性能影响。利用Orcaflex软件建立多体波浪能发电装置数值模型,浮体间采用铰接进行连接,并利用弹簧单元模拟发电液压缸的弹性阻尼作用。为极浅水多体波浪能发电装置设计合理的锚泊方案,采用时域动态耦合方法进行分析,同时考虑极浅水效应、多体影响和二阶低频力,根据API规范对自存工况下的锚泊缆强度进行校核,并对确定选用的锚泊方案进行敏感性分析。分析计算结果发现:在进行浅水多浮体锚泊设计时,低频波浪载荷、多体相互作用和海底摩擦不可忽视;对于极浅水的锚泊系统设计,Lazy wave型锚泊形式优于传统悬链线式锚泊。研究工作为近海极浅水海域新型海洋能发电装置锚泊系统的设计提供了参考和新思路。     

碟型越浪式波能发电装置的整体设计及优化

海洋不仅蕴含丰富的石油、天然气资源,还蕴含着潜力巨大的波浪能资源。波浪能按照成因不同可以分为涌浪能和风浪能2种,波浪能作为一种清洁、可再生能源,其合理的开发和利用已经成为一项国际研究热点。我国海岸线漫长,海洋面积广大,波浪能的合理利用有助于调节我国的能源结构,促进国民经济持续、健康和稳定的发展。在波浪能开发过程中,实现海水动能、势能转化为电能是一项关键技术,目前常见的能量转换装置包括振荡水柱式、越浪式、摆式等。本文建立了波浪能的运动数学模型,在传统的越浪式发电装置的基础上,设计了一种新型的碟型越浪式波浪能发电装置,并对该碟型发电装置的整体结构和工作原理进行详细介绍。     

鹰式波浪能发电装置水动力学性能分析及优化

根据牛顿第二定律,对鹰式波浪能装置多个浮体进行了力学分析,基于微波理论,通过每个浮体之间三种模态的运动耦合,建立了流体力、阻尼力、铰接力、静水回复力等内外力之间的力学方程组。通过以运动浮体为边界条件求解多个浮体的水动力学参数,代入方程组中计算求得最优外加阻尼和最优俘获宽度比,从而优化设计方案,得到此时各浮体在纵荡、垂荡和纵摇三种运动模态下的位移幅值,以及阻尼力、铰接力、液压缸运动速度等相关参数。研究成果为鹰式波浪能装置的设计及制造提供了理论参考和依据。     

海浪扰动信号的仿真方法

给出了一种新的以遭遇频率表示的海浪遭遇谱和遭遇波倾角谱的数学表达式，介绍了建立随机海浪模型的三种仿真方法，即频率等分法、能量等分法和有理谱法，并采用能量等分法进行了海浪模型的仿真和分析。它对于研究船舶装备、船舶行业机器人、海上作业平台和船舶的运动控制具有重要意义。     

Wave energy assessments in the Black Sea

The present work aims to evaluate the wave energy resources in the Black Sea basin. The study is focused on the western part of the sea, which is traditionally considered as being more energetic. In order to give a first perspective of the wave climate, a medium-term wave analysis was carried out using in situ measured data. As a further step, a wave prediction system was implemented for the Black Sea. This was based on the simulating waves near-shore model, which is used for both wave generation and near-shore transformation. This methodology has the advantage that a single model covers the full scale of the modelling process. Various tests were performed considering data measured at three different locations. Special attention was paid to the whitecapping process, which is still widely considered to be the weak link in deep water wave modelling. Comparisons carried out against measured data show that the wave prediction system generally provides reliable results, especially in terms of significant wave heights and mean periods. By increasing the resolution in geographical space, the field distributions of wave energy were analysed for both high and average wave conditions. The analysis and the wave prediction system developed are a prerequisite for further investigations extended in time and with increased resolution in the near-shore direction.     

基于艾里和JONSWAP理论分析海浪能量及获取参数优化（英文）

One of the new methods for powering low-power electronic devices at sea is a wave energy harvesting system. In this method, piezoelectric material is employed to convert the mechanical energy of sea waves into electrical energy. The advantage of this method is based on avoiding a battery charging system. Studies have been done on energy harvesting from sea waves, however, considering energy harvesting with random JONSWAP wave theory, then determining the optimum values of energy harvested is new. This paper does that by implementing the JONSWAP wave model, calculating produced power, and realistically showing that output power is decreased in comparison with the more simple Airy wave model. In addition, parameters of the energy harvester system are optimized using a simulated annealing algorithm, yielding increased produced power.     

惠州某海堤结构优化研究

本文以惠州某填海项目为研究背景,以项目海堤为研究对象.海堤后方为化工园区,其等级要求较高.根据规范公式计算,得到海堤顶高程理论值及护面块体、垫层、护底块石稳定重量.由于该地区地形较为复杂,局部位置波浪反射与叠加情况较为严重,部分位置存在波能集中现象.为检验海堤结构在实际环境中的稳定性及越浪量,需对其进行物理模型试验,并...     

A review of wave-energy extraction

Comparing ocean-wave energy with its origin, wind energy, the former is more persistent and spatially concentrated. In this paper wave spectrum parameters related to transport, distribution and variability of wave energy in the sea are educed. Many different types of wave-energy converters, of various categories, have been proposed. It is useful to think of primary conversion of wave energy by an oscillating system as a wave-interference phenomenon. Corresponding to optimum wave interference, there is an upper bound to the amount of energy that can be extracted from a wave by means of a particular oscillating system. Taking physical limitations into account, another upper bound, for the ratio of extracted energy to the volume of the immersed oscillating system, has been derived. Finally, the significance of the two different upper bounds is discussed.     

孟加拉国圣马丁岛周围的波能资源分析（英文）

S aint Martin Island is the only coral island and one of the well-known tourist spots in Bangladesh.Because of its geographic location,electricity cannot be supplied from the mainland through the electricity grid.Diesel generators and solar power are the only means of electricity generation presently available there.Surrounded by the sea,Saint Martin Island has the ideal conditions for wave energy extraction.In this research,numerical models have been developed using the Delft3 D simulation software to determine the wave characteristics of different locations around Saint Martin Island.The results have been calibrated and validated against the data obtained from well-known data sources.The wave power densities have been calculated using the data obtained from the simulation models.The findings of the research show that the wave power density increases significantly from shallow water to deep water and a large amount of wave energy can be extracted during the summer and rainy monsoon seasons.The maximum hourly average value of wave power in 2016 has been determined to be6.90 kW/m at location with a water depth of 27.80 m.Wave energy resources are also observed to be sufficiently stable with the coefficients of variation of wave power density less than 0.62,except for December,January,and May of that particular year.Moreover,the annual effective energies have been determined to be within the range of 36.57 to 57.28 MWh/m,which will be sufficient to meet the electricity requirement of the island communities.     

船舶运动姿态测量系统设计与实现

为了获取海上航行船舶及自航模试验中船模的姿态参数,设计一种基于MEMS(微机电系统)技术的波高倾斜一体化传感器的船舶运动姿态测量系统.此系统通过MEMS波高传感器对船舶升沉信息进行采集,利用倾角传感器对船舶的纵摇和横摇姿态信息进行采集,采集到的信息经多路A/D转换后送入单片机进行处理,实时得出船舶运动的升沉、纵摇及横摇变化.经处理后的三组数据由船舶运动姿态测量系统通过RS-485串口送到数据接收处理机存储、分析并实时显示船舶运动的姿态变化曲线,该数据接收处理软件采用VC++编写.经过大量试验及海上测试,该系统性能稳定,测量精度高,具有较大的实用价值.     

异常波及其对海上结构铃振现象的影响

海上结构物的铃振(Ringing)现象是新近发现的一种高频共振响应现象,对结构物有显著的破坏作用。从实测资料中发现,在恶劣海况下发生的具有强非线性和非对称性的异常波(Freakwave)有可能引起海上结构物的铃振响应。文中综述了可能引起铃振响应的异常波的研究现状及成果,分析了其能量分布,并指出异常波是海上结构物产生铃振现象的机理之一。