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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

双浮箱与不同形式板组合的浮堤消浪性能试验

对双浮箱与不同形式板组合的浮堤进行二维水槽波浪物理模型试验,探讨水平板入水深度、水平板开孔率、多孔竖直板等因素对浮式防波堤消浪性能的影响,重点分析双浮箱与多孔竖直板组合的浮堤的消浪性能和消浪机理。结果表明,对于双浮箱与水平板组合的浮堤,整体上水平板开孔时的消浪效果优于水平板不开孔时,尤其在波浪周期较长时。随着水平板入水深度的增大,浮堤的波浪透射系数明显减小、消浪效果明显改善,但整体上较双浮箱间无板时,其消浪性能仍无明显提高。与双浮箱间无板时相比,双浮箱间设置多孔竖直板时新型浮堤的波浪透射系数均减小,浮堤的消浪效果均得到明显改善。与双浮箱间无板时相比,双浮箱间设置多孔竖直板时新型浮堤的波浪反射系数均减小、波能损耗系数均增大。双浮箱间设置多孔竖直板时浮堤消浪效果改善的主要原因是双浮箱间的多孔竖直板增强了浮堤的波能损耗。     

内部摆式波能转换装置的水动力特性分析

文中基于势流理论分别建立了内部摆式波浪能量转换装置的频域和时域分析模型。文中模型可以求解装置运动过程和能量俘获效率。应用频域分析模型,开展了活塞阻尼、活塞刚度、线性系泊刚度和波浪频率对俘获能量影响的系统研究,给出了波能转换装置的最优参数范围。对于满足线性约束下的小幅度运动装置,开展了时域模型和频域模型的对比计算研究。通过对比时域模型和频域模型的运动幅值计算结果,验证了两模型的一致性和正确性。     

兼具波浪能转换功能的双浮式防波堤性能研究

对具有波浪能转换功能的浮式防波堤性能进行评估。根据VOF技术和有限元空间离散法建立二维数值波浪水槽,在单个圆柱形浮子研究的基础上进一步模拟波浪与双圆柱形浮子之间的相互作用,记录浮子前后的波高,研究阻尼系数对波浪透射系数和波浪能提取效率的影响。结果表明,相比于单浮子系统,阻尼系数对双浮子系统的透射系数和能量提取效率影响更大,后者对阻尼系数的变化更为敏感;在相同波况下,双圆柱形浮子的能量提取效率与单圆柱形浮子的能量提取效率不是简单的2倍关系,二者的比值在研究的范围内始终大于2,这表明浮子之间的相互作用是正面的,有助于能量的提取。     

振荡水柱式波浪能发电技术在航标中的应用研究

振荡水柱式波浪能发电技术,是现代动能供应技术实践中开发的直接体现,它具有动力供应持久,资源损耗低等特征。基于此,本文结合振荡水柱式波浪能发电技术的相关理论,着重对该项技术在航标中的应用进行探究,以达到充分发挥技术优势,促进社会资源综合利用的目的。     

综合波浪能利用张力腿网箱平台

针对一般的波浪能发电装置需要通过波浪带动附件运动,传动机械能发电,在附件运动的过程中,会增大浮体结构的不稳定性这个问题,提出了波能转化与张力腿网箱平台相结合的综合波浪能利用张力腿网箱平台。这种发电方式是利用波浪带动的机械运动转化为电能,进而实现网箱操作平台用电的自给自足。但该机械运动不是附属构件的运动,而是直接利用张力腿网箱平台结构的运动,所以,在机械能转化的过程中,是在耗散浮体平台的运动能量,有利用平台的稳定性。     

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...     

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.     

波浪能发电技术在船舶上的应用

为保护环境、节能减排,推进可再生能源――波浪能的利用,回顾波浪能发电技术发展史,从波浪能转换装置优化和应用两方面概述其发展情况,分析波浪能发电装置在船舶上的应用实例,归纳适合各种船舶特点的波浪能发电装置类型,总结波浪能发电装置在船舶上的应用趋势:在船舶设计初期,充分考虑波浪能的利用;将波浪能发电作为船舶辅助和生活用电;将波浪能与其他新能源联合应用。将可再生能源波浪能应用在船舶发电上,可有效降低船舶排放,有利于人类社会可持续发展。     

新型波浪能发电装置效能分析

随着全球能源危机的加深,寻找替代传统能源的新能源成为能源发展的必由之路。针对目前出现的全球能源短缺危机,设计了一种新型的运用海洋波浪能进行发电的波浪能发电装臵。简要介绍该装臵的基本组成,完成转换装臵的结构设计,并对装臵的工作过程进行说明。结合波浪理论和计算原理,运用AQWA软件优化浮体的形状。假设装臵在规则线性波的作用下,通过理论计算,该装臵在以波浪周期为3s,波高为1m,水深为50m为例的海况下,浮体的吸收效率可达到0.472,具有较高的一级转换效率,并且装臵的可靠性高,具有广阔的发展前景。     

振荡水柱气室结构优化设计对比

波浪进入振荡水柱气室的能量转换流体动力学性能影响波浪能捕获效率,以方形和圆柱形两种类型的底部开口空心腔室气室为对象建立4种结构模型,分析入射波浪进入气室引发的波浪振荡特性和腔室内的气动特性。基于计算流体力学软件构建三维数值波浪水槽VOF模型模拟分析振荡水柱引起的气室内顶端压强,对比气室压强模拟计算获取的4组数据,结果表明,前后壁不对称方形气室的波浪能量收集效率较高。单一参数获得4种气室模型共28组仿真数据,比较分析入射波高及前墙入水深度等参数变化对气室内液面波动和压强的影响。     

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。     

一种波浪能转换装置及其液压式PTO变阻尼控制策略研究

本文提出一种波浪能转换装置来产生电能,为水下装置提供持续的能源供给,建立了其液压式PTO的数学模型。为提高装置对海况的适应性和能量俘获效率,分析了其实现变阻尼控制的方法,对不同海况下和波浪周期内的变阻尼控制策略进行了数值仿真。     

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。     

“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。