共轴双柱式波能装置水动力及能量转换特性研究

为解决波能转换装置向深水环境推进过程中存在的系统稳定性和能量转换效率问题,借鉴海洋工程中常用的稳性辅助构件形式,在现有的点吸式波能装置基础上引入阻尼板.基于线性微幅波假设,通过特征函数展开和边界匹配的势流半解析方法,结合多自由度振动理论,探索阻尼板的存在及其构型参数变化对获能系统水动力、运动响应及能量转换效率的影响.计算结果表明,阻尼板会降低浮子受到的波浪激励力,阻尼板与浮子间的相互作用水动力大于浮子自身运动受到的水动力,且主要体现在惯性载荷部分;阻尼板会使系统出现两个耦合共振频率,且新出现的共振频率对阻尼板半径更加敏感,在较小共振频率处的最优波能转换效率均随着阻尼板半径和浸没深度增加先增大后减小.研究结果可为深水波浪能利用的工程应用提供理论基础,为后续振荡浮子波浪能发电装置优化提供依据.     

基于AQWA的波浪能发电装置主浮体水动力特性研究

利用水动力计算软件AQWA对双浮体式振荡浮子波浪能发电装置主浮体进行仿真分析,对不同尺寸垂荡板的主浮体进行建模仿真,并就各自RAOs、激振力、附加阻尼和附加质量进行频域分析。结果表明,在波浪频率低于0.3 Hz时,垂荡板尺寸对其影响尤为明显;当波浪频率分别大于0.2 Hz、0.36 Hz和0.35 Hz时,垂荡板尺寸分别对RAOs、激振力和附加阻尼失去影响;对于同一吃水线、不同垂荡板尺寸的主浮体,波浪频率对其附加质量有较大影响,且垂荡板尺寸越大影响越严重。     

两节筏式波浪能发电装置水动力性能研究

基于CFD方法对两节筏式波浪能发电装置进行数值分析,建立二维数值波浪水槽模型,验证波与物的相互作用,并与已公开的实验数据进行对比。研究装置几何尺寸比例、相对波高、波频对装置转换效率和透射系数的影响,结果表明：几何因素对转换效率影响比较明显,当筏板长度相同时,前筏尺寸较小的,转换效率更高;总筏长度增加,转换效率也在增加,在控制成本的前提下,前后对称的筏更适合投入实际生产和使用;在装置几何尺寸相同时,装置转换效率先随波频增大,在装置与波发生共振后,继续增大波频,装置转换效率会减小。而对于透射系数只有在总长度或波频增加时,系数才逐渐变小,装置前后的比例与相对波高对透射系数的大小几乎没有影响。     

跷跷板式波浪能发电装置运动及载荷分析

为解决海洋波浪能的吸收利用问题,文章提出一种基于横摇运动的跷跷板式波浪能发电装置。建立简化数学模型,对影响装置运动响应的因素进行讨论。使用软件对装置进行水动力仿真分析,得出该装置在波浪作用下的运动响应情况及波浪载荷。计算分析不同线性阻尼系数下装置的波浪负载,根据结果计算平均功率,结果表明存在最优线性阻尼系数,合理的阻尼系数可以增大装置的发电能力。     

波浪能发电装置水叶轮设计及试验

针对一种海洋波浪能轴流式叶轮波浪能发电装置,结合我国近海波浪特点,对该装置的叶轮进行结构设计、优化选型和实验验证。该海洋波浪能轴流式叶轮波浪能发电装置以水叶轮作为唯一的波浪能转化装置,能量转化效率是影响发电的重要因素。根据浮标的运动状态,结合我国近海水纹特征,得出不同设计参数下叶轮的轴向力、扭矩、相对出口压力、能量损失系数等关键数据。这些数据为制造样机提供力学及能量转化效率方面的指导作用。     

基于Workbench的双浮体波能捕获装置建模与仿真研究

针对目前各种波浪能发电装置中存在的可靠性低、寿命短、建造维护难等问题,结合我国大部分海域低能流密度的现实,介绍一种以双体船为载体、以陀螺浮子捕获波能的振荡浮子式发电装置。以Workbench为平台,首先完成几何建模及网格划分,然后分别在FLUENT和ANSYS中完成流体分析与结构分析,得出了不同底圆半径的陀螺浮子在水流水平和竖直冲击下的受力和变形,以此为依据判断其对波浪的适应性、功率特性以及效率特性。通过数值模拟研究,遴选影响浮子受力和变形的关键参量,为该类浮子的实用化设计提供依据。仿真结果表明,选择陀螺形浮子作为试验平台波浪能捕获装置是非常合理的。     

振荡浮子式波能俘获装置模型试验研究

针对目前波浪能发电装置能量转化效率较低的问题,设计并制作了圆台形浮子作为能量摄取机构,采取物理模型试验方法,对浮子周围的波浪场要素、俘能系统所受水平波浪力和浮子垂向加速度等进行了同步测量,研究了入射波波高、周期和浮子初始吃水深度等因素对俘能系统工作性能的影响.结果表明:浮子系统所受水平波浪力和垂向加速度与入射波波高成正相关,与周期呈负相关;波陡一定时,适当增加浮子初始吃水对浮子系统所受水平波浪力具有正向激励作用,对浮子垂向加速度影响较小;大波高条件下,俘能装置吸收效率随波陡增加而增加;小波高时,装置吸收效率随波陡增加先增加后减小;波陡较大时,浮子入水截面半径的变化对俘能系统吸收效率影响较大;随着波陡减小,浮子浸没深度对俘能系统吸收效率影响程度增强.     

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。     

基于数值波浪水池的柔性浸没短板流固耦合研究

浸没于水中的柔性板壳可作为水下防波堤、波浪能装置等海洋工程结构的简化模型。论文基于Stokes五阶波浪和人工阻尼消波理论对软件ANSYS Fluent进行二次开发，在构建的数值波浪水池中，对柔性浸没短板的有限元结构模型进行双向流固耦合计算。改变板壳结构刚度、沉没深度等参数，分析短板的水弹性振动和波浪的透射系数。仿真结果表明，短板在特定的板壳结构刚度和沉没深度下会发生共振，并能有效反射波浪。搭建的双向流固耦合计算平台能对复杂的流固耦合现象准确地仿真，为研究柔性浸没短板与波浪相互作用提供可靠的工具。     

波浪能发电系统浮板的优化设计

本文针对波浪能发电系统设计中浮板能量转换效率低的问题,基于海南省某地现有波浪能发电实验站的波浪能采集装置,采用Fluent软件进行建模仿真的方法对其进行优化设计,提出了一种优化摆式浮板的设计方案。通过比较原浮板和优化浮板在吸收波浪水平方向动能的能力、能量损耗、浮板积水问题等方面的差异,研究结果表明这种优化的摆式浮板成功实现浮板在收集波浪水平动能能力上的提升,并且解决浮板积水问题,减小能量损耗,从而提高了浮板能量转换效率。