两种型式的波能装置-浮式防波堤水动力性能比较研究

波能装置-浮式防波堤是将浮式防波堤与波能转换装置集成,兼具防波消浪和捕获波浪能的集成装置,能够有效降低单一功能波能转换装置的成本。研究者们提出了许多波能装置-浮式防波堤的结构型式,其中非对称式浮体结构相比于对称式浮体结构,在单向入射波的水动力性能方面拥有一定的优势。本文针对导桩锚泊的非对称式方箱-三角形挡浪板和方箱-垂直挡浪板两种浮体结构型式,通过数值模拟的方式,对比分析其水动力特性和波能俘获特性。数值模型基于黏性流体理论,以Navier-Stokes方程为控制方程,并采用VOF方法和浸没边界法求解自由面边界和流固耦合作用,探究不同入射波周期、水深和浮体排水条件下集成装置水动力性能(消波特性、能量耗散特性和波能俘获特性)变化趋势。结果表明,在近岸波浪条件下(5~8s),垂直挡板型式集成装置适用于较小周期波浪(5~6s),而三角挡板型式集成装置适用于较大周期波浪(6~7.5s)。随着水深增大,波能俘获比总体上呈现缓慢增长的趋势。在主浮体吃水相同的情况下(排水量不同),两种结构的透射系数基本一致;而在排水量相同(主浮体吃水不同)的情况下,垂直挡板结构型式的防波效果更好,三角挡板结构型式波能俘获性能要优于垂直挡板结构型式。

钢管-轮胎浮式防波堤消波的几个影响因子

结合试验结果 ,分析了钢管轮胎结构浮式防波堤消波的几个影响因子 ,并从筏体的刚度、倾斜度、挡浪面积以及自振频率方面对浮筏结构进行改进 ,提出了一个新的钢管轮胎浮式结构 .此结构可增加浮筏对波能的反射和消耗 ,有效减少浮筏的自生波浪 ,可在较不利的入射波要素下 ,使浮筏的波高传递系数最低达 0 .2 2 .

一种浮式防波堤与风机一体化装置设计与性能分析

结合浮式防波堤与浮式风机的结构特点,提出一种一体化装置设计方案.为了分析其性能,基于叶素动量、三维势流、细长弹性杆理论,建立了一体化装置及其系泊系统的风浪耦合时域数值分析模型.结果表明:文中提出的一体化装置拥有良好的耐波性与消波性能,并具有平稳发电能力.该装置与国际能源署OC4浮式风机相比在横荡及横摇上具有更为优异的耐波性;与未附加风机的浮式防波堤相比拥有良好的消波性能;在工作风速内一体化装置的平均发电量与OC4浮式风机持平,具有平稳发电能力.同时与传统浮式风机相比,该装置使浮式防波堤与浮式风机成本共享,降低成本且具有双重功能,为浮式防波堤相关构型研究提供参考.

波能装置与浮式防波堤集成系统的水动力性能

为了研究波能装置与防波堤集成系统的发电与防波性能,使用粘性计算流体动力学软件Star-CCM+建立了二维数值波浪水槽模型。对比方箱在水槽中垂荡运动的实验结果,验证了数值模型,使用该模型研究了动力输出装置的阻尼为最优的情况下,方箱形、Berkeley-Wedge形、三角形和三角加挡板形4种不同底部形状对浮子防波性能和发电性能的影响。结果表明:浮子形状不对称的集成装置的防波和发电性能都要优于浮子形状对称的集成装置;三角加挡板形浮子的性能优越,具有成为理想的海岸保护与波能转换装置的巨大潜力。

窄缝共振对波能装置-防波堤混合系统的影响

为研究窄缝间波共振对双浮体型振荡浮子式波能转换装置与浮式防波堤混合系统的影响,本文应用粘性计算流体动力学软件Star-CCM+建立二维数值模型模拟波浪与双浮体浮式防波堤型波能装置的相互作用。研究了装置的波能转换性能、防波性能、浮体窄缝间波面变化和波共振对装置性能的影响,并研究了波浪能浮子运动和浮体间距对窄缝间波共振频率以及波面变化的影响。研究结果表明:窄缝间波共振显著提高了双浮体浮式防波堤型波浪能装置的波能转换性能,窄缝间波共振频率随着浮体间距离和波浪能浮子吃水的增大而减小,窄缝间波高随着波浪能浮子宽度的减小而增大。

一种掩护深水养殖的浮式防波堤

本文介绍了一种掩护深水养殖的浮式防波堤的设计、建造及消波效果测试试验。该新型浮式防波堤结构由28艘标准模块和相应的锚泊系统组成,每个标准模块又由双体浮筏和消波止荡装置组成。双体浮筏采用箱形密肋式梁板结构,采用高性能混凝土和钢丝网水泥材料建造而成;消波止荡装置采用拆装式分体箱形结构,采用高性能混凝土预制而成。每个标准模块由6根锚链抛锚固定。该浮式防波堤建造完成后,进行了消浪效果测试试验,结果表明该浮式防波堤消浪效果能达到50%。

振荡浮子式波能发电浮堤一体化装置性能研究

文章提出一种带消波水道的方箱型浮式防波堤与振荡浮子式波浪能发电一体化装置概念设计方案,应用ANSYS Fluent软件,通过锚泊线准静态法、多体耦合动力学理论与Newmark-β法对一体化装置进行耦合水动力计算,分析不同阻尼及水道构型参数对集成系统消波与俘能效率的影响。结果表明,在阻尼选取区间内,线性等效电磁阻尼的俘能效率整体上大于Coulomb等效液压阻尼,增加浮子质量或增加线性阻尼系数,均可提升一体化装置的俘能效率,而对消波性能影响甚微。减小出口宽度,对俘能效率的提升有利并能提升消波性能。当消波水道入口完全浸没于水下时,俘能效率相对更高,消波效果更优。这种新颖的一体化装置构型为后续相关的消波与波浪能转换耦合水动力模型研究提供了思路与借鉴。