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。     

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。     

浅水沉管船的锚泊定位系统设计

浅水锚泊系统的设计增加了诸多挑战,恶劣的环境使船舶具有较大的低频漂移运动,同时锚泊系统需要有足够的恢复力特性。文章针对深中通道沉管船,基于三维势流理论,在时域下对安装船和沉管系统进行分析,设计出合适的锚泊系统,并验证了锚泊系统设计的安全性。同时为以后类似系统的设计提供借鉴。     

基于联合仿真的波浪能发电装置PTO系统参数优化研究

PTO(power take-off)系统是波浪能发电装置(wave energy converter,WEC)的重要组成部分.本文针对摇臂式波浪能发电装置,提出一种机械式PTO系统,考虑发电机负载与机械传动的影响,开展摇臂浮子水动力性能与PTO系统的联合仿真研究.分析摇臂浮子在不同行程工作模式下的运动响应,并对联合仿真模型的PTO系统参数进行优化.研究发现:在目标海况下,本项目设计的发电装置,双行程工作的WEC系统功率显著高于单行程工作状态,双行程WEC最佳功率对应的传动比约为72.5;单行程工作的摇臂浮子在低传动比(小于60)下的上升、下降功率近乎相等,随着传动比的增加,上升、下降行程的功率相较于双行程模式都分别递增,且下降行程功率大于上升行程功率.本文采用的联合仿真方法可为不同海况与各类振荡浮子式波能发电装置的设计与选型提供参考.     

南海岛礁极浅水下半潜平台锚泊系统数值模拟探究

锚泊定位系统是海洋工程装备的关键技术之一,因其具有较高的安全性、较强的定位能力、相对较低的经济成本等优点,因使用范围相当广泛,是海洋开发过程中必不可少的一项技术。本文针对南海岛礁复杂地形,设计一套适应极浅水下平台定位的锚泊系统,并计算分析其定位能力。考虑到复杂的地形,锚链采用非对称式布置,同时,为增加锚链与海底摩擦力,提高平台在偏离平衡位置后的回复力,在锚链上分散布置了许多重块。通过分析时域模拟的结果,验证该锚泊系统的可行性,为模型试验和极浅水环境下平台系泊系统的设计提供参考。     

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...     

不同动力输出系统下多浮体波浪能转换装置性能研究

目的旨在对一种兼具防波效果的多浮体波浪能转换装置（MBFWEC）进行动力输出系统控制优化。方法应用OpenFOAM程序构建数值波浪水槽,模拟5种不同PTO阻尼（线性阻尼、定常阻尼、线性弹簧阻尼、速度平方阻尼、跳跃阻尼）作用下多浮体波浪能转换装置与波浪的相互作用。同时,比较不同PTO阻尼作用下波能转换装置的能量俘获效率和消波性能。结果结果表明,多浮体波浪能转换装置的波浪能俘获效率最高可达52.6%,线性弹簧阻尼和跳跃阻尼作为基于线性阻尼的优化,对波浪能装置的波浪能俘获和防浪消波效果有一定程度的影响。综合考虑波浪能俘获和防浪消波作用,线性阻尼相比线性弹簧阻尼和跳跃阻尼更有优势。结论通过研究,找到了定常阻尼、速度平方阻尼等PTO的优势波浪区间,对多浮体的PTO阻尼设置优化有一定参考意义。     

“鹰式一号”波浪能发电装置研究

为了在波浪能流密度较低的中国海域开发利用波浪能,研发了具有半潜驳特征的鹰式波浪能转换装置。以成功实现了在实海况条件下的稳定运行的\"鹰式一号\"波浪能发电装置为实例,首先分别介绍了装置总体的三个组成部分,并指出了各部分的设计要点;其次,阐述了能量转换系统研究重点转换原理、液压自治控制器的功能;再次,通过对比传统锚泊系统与装置采用的蓄能型锚泊系统,表明后者可有效地避免锚链断裂和走锚;最后,展示了实海况试验的图片资料,分析了大量试验数据,结果表明,\"鹰式一号\"波浪能发电装置实现了将高频不稳定的波浪能转换为相对稳定的电能的目标。     

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。     

基于AQWA的旁靠油轮水动力相互作用研究

船舶旁靠系统的水动力响应是一个非常复杂的工程问题,系统中每一个结构的动力响应会受到其他结构的耦合影响。针对两旁靠FPSO和LNG运输船组成的旁靠系泊系统,基于三维势流理论,应用多体水动力学软件AQWA,在考虑两船间水动力相互作用的情况下,计算两旁靠船舶所受到的波浪载荷,并与不考虑两船水动力相互作用的计算结果进行对比分析。结果表明,旁靠系泊系统水动力相互作用是不可忽略的。同时也分析了不同旁靠间距对水动力性能的影响,结果发现旁靠间距只在中高频段时对水动力性能的影响较大。研究结果可为旁靠系统系泊方案的设计和研究提供一定的参考。     

新型多筒式FDPSO概念设计及其系泊系统分析

  目的  为了设计造价合理、性能高效的系泊系统,研究不同系泊系统对波能发电装置（WEC）的能量摄取（PTO）能力和定位性能的影响。  方法  选择一典型的两刚体点吸式WEC装置为研究对象,采用WEC-Sim和MoorDyn开源代码设计两类系泊系统,一类采用锚链,另一类采用锚链和聚酯缆绳所组成的混合缆。通过对这两类系泊系统进行时域分析计算,获得WEC位移响应以及PTO装置响应和系缆张力响应。  结果  结果表明：系泊系统对浮子位移响应的影响很小,但对Spar式底板的影响明显;对于针对线性阻尼型WEC,系泊系统对PTO响应的影响可以忽略不计;在工作海况下,混合缆系泊系统的张力比锚链系泊系统中同一位置处的更低。  结论  该研究可为波能发电装置的系泊设计提供参考。     

系泊系统对波能发电装置动力响应的影响

[目的]为了设计造价合理、性能高效的系泊系统,研究不同系泊系统对波能发电装置(WEC)的能量摄取(PTO)能力和定位性能的影响.[方法]选择一典型的两刚体点吸式WEC装置为研究对象,采用WEC-Sim和MoorDyn开源代码设计两类系泊系统,一类采用锚链,另一类采用锚链和聚酯缆绳所组成的混合缆.通过对这两类系泊系统进行...     

波浪作用下系泊船舶的撞击能量研究综述

归纳和总结国内外有关系泊船舶在波浪作用下对靠船设施的撞击作用的研究,分析影响系泊船舶撞击能量的若干主要因素,指出当前国内外各类撞击能量计算公式的适用性。在此基础上,提出系泊船舶对码头的撞击能量有待进一步研究的内容和方向。     

环境参数对浮箱系泊系统水动力性能影响

环境荷载对系泊系统受力和运动响应起着关键的影响作用,有必要对影响系泊系统的关键环境参数进行深入研究,揭示环境参数对系泊系统的作用和影响机理。基于势流理论,结合大型水动力学软件AQWA,以一种简单的矩形浮箱式结构物为典型示例,根据浮箱基本参数及相关技术要求,考虑张紧式和悬链式两种不同的系泊方式,建立系泊系统动力分析计算模型。结果表明:在讨论范围内,系泊力随着流速、流向、风速等环境参数的增加而增加;对于横荡和横摇,随着流速、风速等环境参数的增加,横荡和横摇曲线呈现增加的趋势;相对而言,张紧式系泊可以更好地保持系泊系统稳定。     

两点系泊系统水动力性能分析

介绍两点系泊系统的组成和工作原理,并应用DNV船级社的SESAM软件,以渤中3-2油田两点系泊项目为例进行水动力性能分析,研究了风、浪、流等环境力方向对该系统运动位移和系泊缆张力的影响,得出了该系统适用于存在明显主流向的水域等结论.     

大型自航抓斗疏浚船总体设计研究

以远海疏浚作业要求为依据,开发一艘应用于远海开敞海域作业、最大挖深为80m的200m3级大型自航抓斗疏浚工程船,整理分析了南海海域风、浪、流环境条件统计数据,确定了该船在开敞水域有效作业的设计环境要素,介绍了船舶总体设计方案、主要性能及主要设备配置,采用数值模拟方法完成了该船在不同锚泊定位方式下的水动力性能计算,对其在远海开敞海域的环境适用性进行了分析。     

多浮体式系泊系统设计及水动力性能分析

为创造更有利于平台钻井作业的外部环境,本文提出一种新型多浮体系泊系统.在1 500 m水深,风、浪、流同向作用下,对平台-连接体-锚链-张力筋腱组成的多浮体结构进行完全时域耦合分析,并将新型多浮体系泊系统和传统张紧式系泊系统计算结果进行对比分析,结论充分体现新型系泊系统设计的合理性、优越性.