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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

振荡浮子式波浪能发电系统的双闭环稳压控制

为优化一种新型多点直驱式波浪能发电系统的输出稳定性,利用MATLAB对比分析该系统分别应用模糊PID和模糊神经元PID的控制效果,提出二者相结合的双闭环稳压控制器。在不同工况下进行相应的仿真试验,结果表明所述控制系统在抑制转速及电压波动上效果显著,且相较于单一控制器,响应时间更快,发电系统的电能质量和稳定性进一步提高。     

“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。     

船舶上可装载的波浪能发电装置设计

人类社会步入21世纪,传统化石能源供应日趋紧张,而由于传统石化能源燃烧所带来的环境问题日益威胁着人类社会的可持续发展,开发清洁无污染的可再生能源成为人类可持续发展的重要议题。海洋能是众多可再生能源的一种,其蕴含着不可估量的能量,并且存在形式多种多样。海洋波浪能由于其不间断、利于获取、环境友好等特点日益受到英国、挪威、日本、美国等海洋大国的重视,这些国家均开发出了波浪能发电装置的试验与示范工作。本文对海洋中波浪能发电背景进行概述,并设计了一种新型的船舶上可装载的浮动式波浪能发电装置。该发电装置结构简单,系统稳定,在海洋能发电领域具有广阔的应用前景。     

海洋半潜式平台多点锚泊系统设计与分析

海洋平台能否准确定位关系到平台能否正常作业。论文以8锚链对称布置半潜式平台为例,应用悬链线方程,编制程序计算了单根锚链的长度,并分析了锚链的静力特性;对多点锚泊定位系统进行了静力分析,计算多点锚泊系统的预张力及在任意偏移角度和位移下的回复力,得到锚泊系统的静力特性和刚度系数。结果表明,该锚泊系统水平回复力的大小与浮体的偏移位移成正比,而方向相反,系泊刚度系数可用于动力分析。该方法可用于其它类型的多点锚泊定位系统的计算分析。     

悬链线方程在FPSO锚系相关计算中的应用

基于悬链线方程的相关知识,对南海常见的由下部锚链和上部锚缆连接而成的FPSO锚泊系统,分别建立下部锚链和上部锚缆的数学模型并进行详细的分析.在两种已知条件下求解锚链和锚缆组成的悬链线方程,介绍了锚系姿态和张力的分析计算方法.最后对锚系悬链线方程求解方法在工程中的应用提出了建议.     

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。     

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。     

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。     

Sea trials of Sigma wave energy converter – slacking and snapping of TLP mooring lines

Sigma Energy has performed its foremost prototype tests of scaled wave energy converter in a real sea environment. The prototype was a point absorber with a cylindrical buoy, a mechanical power take-off system with a counterweight, moored to the seabed as a tension leg platform (TLP) with three equal tendons. In these extensive experiments, numerous device characteristics were measured and analysed. The present paper focuses on the dynamic forces in the mooring lines, and some unexpected and rare data obtained. It is well known that TLP tendons are prone to a brief loss of tension (the slacking) and that, after such events, high snapping forces of short duration can arise. Partly by intention, and partly due to underestimation of the dynamical forces, several such slacking-snapping incidents were recorded during the experiments. In some severe storms, the snapping forces were up to six times higher than the tendon pretension. The paper presents several recordings of dynamic forces and platform motion during these critical events. It analysis them, and gives a typical scenario under which they occur. It gives also some theoretical explanations, and numerical predictions of dynamical tendon forces, with their comparison to the experimental results.     

多浮筒悬链线系泊系统计算软件的开发及试验

构建多浮筒悬链线静力学模型,在此基础上进行系泊线姿态计算软件开发。应用均匀弦横向运动模型推导出悬链线方程,对多浮筒悬链线非线性方程组进行迭代计算,获得多浮筒悬链线系泊缆索姿态参数,并试验验证算法的正确性。研究表明:开发的多浮筒悬链线系泊系统计算软件在水平系泊力、系泊缆索参数、海底系锚泊位置、悬跨长度和浮筒规格一定时,能够准确输出系泊系统的真实形状,并准确判断浮筒在水中的位置,满足安装工程施工需求。研究结果可为多浮筒悬链线系泊系统动力分析提供参考。     

浮式生产储油船锚泊定位性能计算

应用计算锚链的悬链线方程和计算船舶运动的格林函数方法的耦合数值方法，对一锚泊的浮式生产储油船进行了定位性能计算，给出了自由状态与锚泊状态系统的运动响应特性的对比、不同状态与工况的锚泊浮体的运动性能参数以及锚链承受的张力等计算结果。研究成果可以为浮式生产储油船锚泊系统设计、校核计算和锚泊系统形式与参数优化提供初步计算结果以及用于设计方案的比较。     

用于FPSO系泊系统的吸力锚疲劳分析研究

以某系泊系统吸力锚的设计为基础,运用ANSYS有限元软件和编制的表格对吸力锚系泊点处的疲劳进行计算分析。通过对局部结构进行调整试算,得出较为优化的加强方案。     

波浪作用下锚泊系统动力响应的数值模拟

应用高阶边界元的数值方法，基于三维线性势流理论，在时域内数值模拟波浪作用下锚泊系统的动力响应。讨论了波数、水深和初始水平预张力对锚泊系统运动响应的影响，研究结果对工程实践具有一定的指导意义。