状态空间模型在海洋波能转换系统中的应用 Ⅱ.单个矩形振荡浮子装置运动受力分析的解析方法

对线性入射波作用下的矩形振荡浮子运动受力分析给出了一种新的解析方法.对该方法首先采用特征函数展开法得到绕射速度势的一种新解析式,然后直接由绕射势和入射势来计算波浪激励力.与经典方法相比可以看出,对于立面二维问题,由于绕射势和辐射势的计算量相当,因此该方法比过去常用的解析法更为简单.为了验证方法的正确性,采用该方法对过去文献介绍的经典算例进行了计算,得到了与过去方法完全一致的结果,从而证明该方法是正确的.

柱对称双浮子波能装置散射问题的解析方法

通过构造绕射势特解的一种新表达式,基于特征函数展开法提出了线性入射波作用下柱对称双振荡浮子波能装置散射问题的一种新的表达式,并在此基础上计算了垂向波浪激励力.从速度势的求解过程可知,绕射势和辐射势的计算量相当,但垂向波浪激励力的计算比采用Haskind关系方法简单得多,两种方法的结果一样.另外对不同工况下垂向波浪激励力的变化趋势进行了分析.

基于TLP系泊振荡浮子波能发电装置锚固性能研究

介绍锚固基础由潜浮体和张力筋腱组成的振荡浮子波能发电装置及10kW海试样机。采用AQWA软件分析液压阻尼对装置的影响；运用TOPSIS评估方法探寻潜浮体的最优布置位置。研究表明：综合考虑装置位移响应、锚链张力和质量因素，潜浮体位置存在最优解.

振荡浮子式波浪发电装置的水动力分析

波浪发电装置在位运行过程中受多种因素的影响,其空间形态和运动具有典型的强非线性特征,相当复杂。为提高波浪能发电装置研究技术,对其进行水动力性能分析。结合某振荡浮子式波浪发电装置的具体参数和系泊设计,将该装置的系泊缆索离散为凝集质量模型,运用海洋工程专业软件OrcaFlex建立该装置在某特定海况下的水动力学分析模型。对该装置的系泊缆索进行特性分析,得到该其主体浮子结构的空间六自由度时域变化情况。仿真结果可为具体的工程实践提供一定的参考。

基于动力特性的振荡浮子发电装置系泊优化设计研究

基于AQWA数值模拟软件,对影响波能发电装置动力特性的各参数进行了敏感性分析,提出关键参量用于优化设计。结合海域环境条件,构建结构动力特性优化目标,计算影响结构动力特性关键参量的临界值,并对结构进行优化检验。研究表明:影响结构动力特性的关键参量为张力锚缆刚度,增大张力锚缆刚度,避开共振区,结构运动参数减小显著。该研究结果可为振荡浮子式波能发电装置系泊系统优化设计提供参考。

双浮子点吸收式波能转换装置参数研究

点吸收式波能转换装置是具有较好应用前景的一种波浪能开发利用装置,其参数设计直接影响到波浪能开发利用的可行性与有效性。作者针对青岛斋堂岛目标海域海况,通过数值模拟首先应用单因素敏感性分析法分析了双浮子点吸收式波能转换装置的结构尺寸、锚固形式、波流夹角、PTO阻尼、PTO刚度等参数对装置俘能功率的独立影响规律。之后考虑多参数的综合影响,通过运用稳健设计方法,以上述参数为控制因子并确定合理的变动水准,将俘能功率作为评价标准,选取合理的正交实验L矩阵,得到了不同参数组合情况下的装置俘能功率并进行统计分析。结果表明,浮子尺寸、PTO阻尼、波流夹角对装置俘能功率影响较大,而PTO刚度、锚链与铅垂线夹角、锚链与波浪在水平面内的夹角对俘能功率影响不明显。提出的参数研究方法可为其他海域点吸收式波能转换装置参数设计提供参考。

同轴双浮子波能装置水动力特性研究

本文对同轴双浮子波能发电装置进行了深入研究。采用Fortran语言对AQWA进行二次开发,并施以线性及非线性PTO反力,实现了装置的运动模拟,获得了双浮子装置的水动力特性及捕能情况。研究表明,波浪周期及内外浮子质量对装置获能影响显著,建议选用质量比为0.8的双浮子装置,并将其放置于周期与外浮子固有周期接近的海域中以实现最优捕能。

振荡浮子式波浪能装置运动预测数值分析方法

针对振荡浮子式波浪能装置,考虑其中浮体的6自由度运动及浮子与浮体之间的相对垂荡运动,推导非线性联合运动方程。基于细长体理论对该装置在作业海况下的波浪载荷进行分析。将该数学运动模型与已有的试验数据进行对比,验证了模型和分析方法的准确性。

一种新型振荡浮子式波浪能发电装置的研究构想

波浪能是目前国内外海洋能研究的热点,我国波浪能储量丰富,开发利用潜力巨大。深入研究波能转换装置,对解决我国日益严峻的能源和环境问题具有重要意义。文中首先综述了现有的振荡浮子式波能发电装置的研究现状,并将其归类;依据现存装置的优缺点提出了一种新型振荡浮子式波能发电装置,并对其研究过程进行了详细的阐述。

基于AQWA的浮子式发电装置能量效率分析

以浮子式发电装置为研究对象,根据绕射/辐射理论,利用AQWQ软件建立计算模型,分析多自由度波能转换装置的水动力性能,并利用相应的理论公式计算出其所吸收的波浪能以及能量的初步转换效率。分析结果表明:垂荡运动是该浮子式发电装置吸收能量的主要来源.此外若在一定周期内考虑浮子的纵摇运动,浮子式发电装置将能获得更多的能量,使得浮子式发电装置的效率得到进一步提高.

基于悬臂结构的浮子式波浪能发电装置设计

在简述悬臂结构浮子式波浪能发电装置基本原理的基础上,阐述并解析了装置结构,以双体船作为安装平台,创新地将悬臂支架设计为可随波浪运动上下浮动的结构,并设计了新式的液压系统、齿轮换向增速箱以及发电系统,从而显著提高了浮子式波浪能发电装置对波浪能的捕获效率和发电效率。

浮子球自动关闭装置的研究

针对油田各联合站除油器和采油队中转站的分离器天然气出口易进入原油的现状,防止加热炉进气管线堵塞,造成不必要的损失,2012年开展了对除油器和分离器的出口管线进行改造,通过在天然气出口加装浮子球自动关闭装置的试验,解决了分离器及除油器的天然气管线"灌肠"、冬季冻堵的问题,保证了外输气的质量,排除了加热炉炉膛进入原油的隐患,为油系统的安全提供了新的解决办法。

基于计算机的金属管浮子流量计检定实验研究

基于水流量标准装置计算机控制系统,研究开发金属管浮子流量计的性能测试与检定实验。硬件采用数字量采集卡7505、脉冲量采集卡7606,对流量标准装置上各种信号进行控制,并实时采集测试、检定数据。通过软件编程,对测试、检定结果进行数据处理、曲线拟合。实验表明,实验者运用所学流体力学、检测技术、误差理论等方面的知识,对金属管浮子流量计进行性能测试、检定、误差计算;并通过实验掌握三次曲线拟合在浮子流量计非线性特性处理上的应用。

不同特征宽度对俘获宽度比的影响分析

特征宽度是计算波能转换装置俘获宽度比的重要参数,国内外目前尚无统一的计算方法。为了研究不同特征宽度计算方法对俘获宽度比结果的影响,提出了波能转换装置特征宽度的一种计算方法,利用典型振荡浮子式波能转换装置“Wavebob”的数据,建立振荡浮子AQWA数值模型并进行水动力学分析,计算了4种特征宽度计算方法下的能量俘获宽度以及俘获宽度比。研究结果表明,不同特征宽度的计算方法对俘获宽度比结果影响显著,规则波条件下的最大差值为27.19%,不规则波条件下为13.14%;因此在计算波能转换装置俘获宽度比时,应根据装置形式合理选择特征宽度计算方法。研究结果对于波能转换装置特征宽度的计算以及评价俘获性能方面具有重要的应用价值。

应用于海洋站温盐传感器的缓冲止旋方法

为解决温盐传感器在海洋站应用中存在的电缆缠绕和壳体磨损等问题,保障传感器的长期业务化运行,文章提出改进温盐传感器安装方式的缓冲止旋方法。研究结果表明:在实验室环境下,通过以螺旋电缆代替直线电缆和设计缓冲浮子装置二者结合的温盐传感器安装方式,可有效减少电缆缠绕、避免传感器磕碰磨损和减小海流影响,同时安装简单、便于维护和具有广泛应用性。该方法仍须在海洋站实际应用中进一步验证和完善。

波浪能独立稳定发电与制淡系统

1、成果简介 中国科学院广州能源研究所在国家863计划、中国科学院知识创新工程和广东省科技计划项目支持下研制世界首座波浪能独立发电与制淡系统。该系统由一个振荡水柱装置（照片1）和一个振荡浮子装置（照片2）俘获波浪能，

面向远洋海岛的多能源礁盘电站布局优化及发电潜力勘探

远洋海岛远离大陆,现有研究考虑利用风、光等可再生能源进行远海海岛的能量供给,但并未考虑远洋海岛土地资源紧张等问题。针对这些问题,文中在充分评估海岛及其周边礁盘区域场景中风/光/波浪能资源状况的基础上,基于无桨叶风机、漂浮式太阳能电池板以及振荡浮子式波能捕集装置,提出了多能源礁盘电站的一体化建设布局方案。在等年值投资成本和布局约束下,以年总发电量最大为目标函数,建立布局优化和发电潜力勘探混合整数规划模型,利用CPLEX对模型算例进行求解,并与不同精确度下穷举法的计算结果进行对比。算例结果表明,所提建设布局方案合理可行,其发电潜力较大,能较为充分地满足对远洋海岛的电力供应,同时尽可能避免了对海岛土地的过多占用。

波浪能发电装置浮体形状参数对俘能性能影响

为明确振荡浮子式波浪能装置浮体形状参数对俘能性能与工作稳定性的影响,建立线性能量输出系统作用下的浮体频域计算模型,推导俘能功率与俘能宽度比的计算公式,介绍浮体频域数值模拟步骤,运用ANSYS-AQWA软件开展研究,计算并对比不同底面形状和圆台半顶角下浮体的俘能功率与俘能宽度比,探讨浮体形状参数对其俘能性能的影响规律,为适用于锚泊浮台的波浪能供电装置浮体形状参数优化提供理论基础。研究结果表明:相对于圆锥和圆球底面,圆台底面的实际制作可行性高,且在中频波段的俘能性能与俘能稳定性均优于一般圆柱浮体;上大下小型圆台浮体的俘能性能和工作稳定性较好,半顶角增加时,浮体的俘能性能增加且可改善浮体的中频俘能性能,可根据工作波况合理选择最佳的半顶角,使得浮体具有最佳的俘能性能与工作稳定性。

淹没深度对三自由度波能浮子获能的影响

为明确浮子淹没深度对三自由度浮子装置获能的影响,提出漂浮式与淹没式两种浮子模型,计算并比较在不同淹没深度和波浪条件下浮子的获能特性。浮子模型具有纵荡、垂荡与纵摇3个运动自由度。浮子选用直立圆柱体浮子。淹没深度分别设置为其高度的0.5、1.0、1.5与2.0倍,质量相同。漂浮式浮子模型作为对照,基于线性势流理论与边界元方法,建立浮子水动力学模型,计算浮子水动力学参数及运动响应,并采用线性能量转换(power take-off,PTO)系统阻尼,计算并对比浮子在最优PTO阻尼下的平均输出功率,分析淹没深度对浮子获能的影响。研究结果表明,增大淹没深度可以减小浮子的波浪激励力和平均输出功率。对于三自由度浮子,漂浮浮子在低频波浪下获能特性较好,而具有较小淹没深度的浮子在高频波浪下性能更优。