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。     

筏式波浪能发电装置水动力分析与能量俘获研究

文章简要描述了一种筏式波能发电装置的工作原理,在理论基础上利用SolidWorks进行建模,并将模型导入AQWA软件进行了水动力计算。对该装置的波能吸收浮体形状进行了研究,得出以F3为方案的设置样式,其波能吸收效率最好。并以此为基础深入研究了F3装置的水动力性能以及发电效率,结果表明该波浪能发电装置运行可靠。     

一种跷跷板式浮筒型波浪能发电装置

为了设计适用于浮式防波堤的波浪能发电装置,提出一种跷跷板式双浮筒型的装置方案,由水面双浮筒浮体和深潜水下的垂直阻尼板、连杆和PTO系统组成.利用水动力分析软件ANSYS-AQWA进行数值计算,在波浪侧向入射的工况下,分别研究自由漂浮和悬链锚固下的运动响应,研究3种海况下的轻重浮体在不同阻尼系数下的获能性能,以及型宽对获能性能的影响.结果 表明,型宽对于获能性能具有较大的影响,半波长为最佳的型宽尺寸,发电装置在长波条件下也具有较强的发电能力.     

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。     

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。     

多自由度轴对称型波能转换装置水动力性能研究

提出了由垂直轴对称浮体和铰接动力输出(PTO)管组成的多自由度波能转换装置,垂向动力输出机构安装在PTO管内,在波浪作用下浮体可沿PTO管滑动。应用线性势流理论建立该波能转换装置的水动力分析模型,并简化为浮体垂荡、浮体及PTO管相对于铰接点的纵摇和横摇3个单自由度运动方程。为了验证计算模型的正确性,在随浪工况下将各单自由度频域计算结果与基于AQWA-NAUT时域计算结果进行了比较。点吸收装置通常利用海浪作用下浮体相对于固定框架或水下物体的垂荡运动获取能量,其能量俘获带宽相对较窄,而论文提出的新型波能转换装置可俘获浮体多个自由度方向的能量。研究表明,相对于垂荡单自由度点吸收装置,新型多自由度轴对称型波能转换装置可提高波能俘获效率及能量俘获带宽。     

基于风浪环境联合概率的可移动式风电装备效能预报

为了准确分析和评估可移动式风电装备的发电能力及其影响因素,针对5 MW级可移动式漂浮风机,在SIMA软件中建立了风机-浮体-推进器全耦合时域仿真模型,对风机和浮体的仿真模型进行验证和标定,开展系列风浪流联合作用以及不同移动状态下的时域仿真。基于风浪环境联合概率密度对可移动式漂浮风机的全年发电能力进行统计分析,发现可移动式漂浮风机的全年净发电功率期望值能达到常规锚泊式风机的70%。分析不同海况下风机所受的风浪流环境力,发现在推进器抵抗的环境力中风轮推力占主导。比较定点和随风移动作业状态下可移动式漂浮风机的发电能力,发现在移动状态下全年发电期望值提高了24%。     

海蛇式波能转换装置发电功率参数的数值模拟研究

本文基于三维线性势流理论以及铰接多浮体运动方程,研究了海蛇式波能转换装置各个铰链处的相对转角,从而得到整个装置产生的总发电功率。本文首先研究了铰接刚度以及铰接阻尼对于总功率的影响,然后研究了装置吃水深度对于总功率的影响,最后分析得到本文模型的最优参数取值。     

新型沙漏式FDPSO的典型控制载荷工况分析

针对具有沙漏型浮式主体的新概念FDPSO,根据其浮体模型的特殊结构型式,论文提出了与之对应的有别于传统船舶和海洋平台的新型控制载荷工况。然后,采用基于频域波浪势流理论的边界元数值模拟方法研究了新型沙漏式浮体典型控制载荷的响应幅值算子。在此基础上,通过载荷长期极值预报方法,进行波浪搜索得到一系列设计波组。进一步,根据沙漏型浮体所受波浪载荷和运动RAO,分析了各个典型控制载荷峰值的成因。最后,基于准静态分析方法和浮体有限元模型,对最不利载荷工况下平台结构进行了强度分析,并结合HCSR规范对平台主体结构进行了强度校核,以期能够为新型沙漏式FDPSO的主浮体结构设计提供参考依据和准则。     

波能发电装置在渔业工程上的应用设计研究

本文针对当前渔业工程中面临的用电问题提出了波能发电装置和渔业工程的结合,并完成了四种波能发电装置在渔业工程上的应用设计理念,在技术上进行了可行性分析,在应用上总结了设计优点,最终提出了波能发电装置在海洋牧场中的综合利用计划,具有前瞻性。将波能发电技术应用于渔业工程不仅可以助力中国海水养殖业的迅速发展,也可将波能发电技术商业化,实现大规模应用和推广。     

波浪数据采集与双向振荡波浪发电装置仿真

波浪发电装置能量转换效率是表征其性能的重要指标,而各转换部分相关的数据均需要通过复杂、繁琐和成本极高的传统测试方式获得。通过Lab VIEW设计了一套波浪数据采集系统,利用虚拟仪器采集发电装置所在水域的波浪数据。同时,基于AMEsim建立波浪振荡发电装置的仿真模型,通过给定模拟信号,仿真液压系统中马达的压力、转速和扭矩特性曲线。与传统的实测数据进行对比分析,验证了仿真的合理性,仿真结果可为波浪发电装置设计的可行性和参数优化设计提供一定的参考。     

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。     

IPS式波能转换装置实验研究

介绍了一种新型高效的IPS式波能转换装置,通过不同波况下实验装置输出功率的比较,得出了适合该装置工作的最佳入射波周期,为IPS式波能转换装置的工程应用提供了有益的参考。     

一个基于相对垂荡波能转换装置的对比试验

本文介绍了一个基于相对垂荡波能转换装置模型实验,对模型按既定要求进行改造,实验对比模型改造前后的各种工作状况及能量转换效率。     

了对垂荡运动浮子在海水淡化中的应用探讨

介绍了基于相对垂荡运动的波能转换装置进行海水淡化系统的结构及工作原理,该装置能够效率较高的吸收和转化波浪能,并利用反渗透法直接进行海水淡化。分析表明:在一定设计参数下的相对垂荡浮子所吸收的波浪能,能够满足海水淡化系统正常工作。     

两体点式波能装置参数分析（英文）

In this paper, we present a comprehensive numerical simulation of a point wave absorber in deep water. Analyses are performed in both the frequency and time domains. The converter is a two-body floating-point absorber(FPA) with one degree of freedom in the heave direction. Its two parts are connected by a linear mass-spring-damper system. The commercial ANSYS-AQWA software used in this study performs well in considering validations. The velocity potential is obtained by assuming incompressible and irrotational flow. As such, we investigated the effects of wave characteristics on energy conversion and device efficiency, including wave height and wave period, as well as the device diameter, draft, geometry, and damping coefficient. To validate the model, we compared our numerical results with those from similar experiments. Our study results can clearly help to maximize the converter's efficiency when considering specific conditions.     

Parametric study of two-body floating-point wave absorber

In this paper, we present a comprehensive numerical simulation of a point wave absorber in deep water. Analyses are performed in both the frequency and time domains. The converter is a two-body floating-point absorber (FPA) with one degree of freedom in the heave direction. Its two parts are connected by a linear mass-spring-damper system. The commercial ANSYS-AQWA software used in this study performs well in considering validations. The velocity potential is obtained by assuming incompressible and irrotational flow. As such, we investigated the effects of wave characteristics on energy conversion and device efficiency, including wave height and wave period, as well as the device diameter, draft, geometry, and damping coefficient. To validate the model, we compared our numerical results with those from similar experiments. Our study results can clearly help to maximize the converter’s efficiency when considering specific conditions.     

新型波浪潮流耦合发电轮机的研究

为解决海上偏远而分散的小功率用电设施的供电问题,探究潮流能与波浪能耦合发电的可行性,满足耦合发电轮机在耐久性、初级高效获能以及低成本和安全性等方面的要求,设计了一种新型波浪潮流耦合发电轮机。该发电轮机的主体结构由复合式导流罩、叶片轮机、固定式尾舵、发电机和浮子五部分组成,本文详细阐述了该发电轮机的机械设计过程及其结构优化设计思路,并针对叶片轮机进行了水槽性能试验分析。分析结果验证了该装置设计的合理性与科学性。     

波浪能供电航标转换效率的实验研究

采用可再生能源中的波浪能为航标供电,是解决航标供能的有效方式。本文以为航标供电的振荡水柱式波浪能发电装置为研究对象,开展不同工况及负载对振荡水柱式波浪能发电装置转换效率影响的研究,确定最高效率下波浪能装置的各类参数值。通过物理模型试验结果表明,获得的最佳效率点在T=2.5s时,H=104mm,转换效率最大为35%。振荡水柱式波浪能发电装置的能量转换效率受负载影响较小,受波浪要素中波高和周期的影响较大,特别是受波高周期比影响较大。本试验结果对优化振荡水柱式波浪能发电装置的方向提供指导意义,有助于进一步研究。