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可摆动前墙的OWC浮式平台波浪能转换性能研究
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作者 彭秋平 邱守强 +1 位作者 梁富琳 柏志辉 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期402-409,共8页
提出一种综合海上波浪能转换装置的新型浮式平台,通过将一阻尼池型浮式平台与OWC波浪能装置结合,OWC气室前墙采用固定式和摆式,前墙摆板与气室通过铰链连接。基于三维势流理论,研究平台在不同波浪周期、平台吃水和气室尺寸下气室的俘获... 提出一种综合海上波浪能转换装置的新型浮式平台,通过将一阻尼池型浮式平台与OWC波浪能装置结合,OWC气室前墙采用固定式和摆式,前墙摆板与气室通过铰链连接。基于三维势流理论,研究平台在不同波浪周期、平台吃水和气室尺寸下气室的俘获宽度比,及不同铰链转动阻尼下摆板的俘获宽度比。结果表明:不同平台吃水和不同气室尺寸通过影响平台和气室的共振周期影响气室的俘获宽度比,在较大的平台吃水和较小的气室前墙吃水条件下,会出现波浪抨击气室顶部和前墙露出水面的问题;在一定波浪环境下,存在一个最优的铰链转动阻尼,使得摆板的俘获宽度比最高;在固定的铰链转动阻尼下,摆板的俘获宽度比随波浪周期增大而逐渐减小,在波浪周期较小及平台共振周期处,摆式前墙结构比固定式前墙的气室俘获宽度比更大。 展开更多
关键词 波浪能转换 摆式 阻尼 振荡水柱 俘获宽度比
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Experimental Study on Conversion Efficiency of A Floating OWC Pentagonal Backward Bent Duct Buoy Wave Energy Converter 被引量:4
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作者 LI Meng WU Ru-kang +1 位作者 WU Bi-jun ZHANG Yun-qiu 《China Ocean Engineering》 SCIE EI CSCD 2019年第3期297-308,共12页
Wave tank tests were carried out to evaluate the total efficiency of a floating OWC Pentagonal Backward Bent Duct Buoy (PBBDB). Two kinds of turbine generators were used in tests. The incident wave power, pneumatic po... Wave tank tests were carried out to evaluate the total efficiency of a floating OWC Pentagonal Backward Bent Duct Buoy (PBBDB). Two kinds of turbine generators were used in tests. The incident wave power, pneumatic power and electricity were measured. The test results show that the primary efficiency can reach up to 185.98% in regular waves and 85.86% in irregular waves. The total efficiency from wave to wire with Wells turbine-generator set is 33.43% in regular waves and 15.82% in irregular waves. The peak total efficiency of the PBBDB with check valves equipped with the impulse turbine-generator set is 41.68% in regular waves and 27.10% in irregular waves. The efficiency of the turbine-generator set is about 30% in the tests. Obviously, the total efficiency can be further improved with the increasing of turbine efficiency. 展开更多
关键词 wave energy OSCILLATING Water column (OWC) PBBDB capture Width Ratio (CWR) total efficiency
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桅杆长径比对有限长锥台形捕能柱涡激横向摆动特性的影响
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作者 龚曙光 徐凡业 +1 位作者 谢桂兰 卢海山 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期261-267,303,共8页
无叶片风力机是利用捕能柱的风致横向摆动收集风能并将其转换成电能的装置。通过引入桅杆结构并将其与有限长锥台型捕能柱构成一个捕能系统,在建立有限长锥台型捕能系统简化模型的基础上,推导了与捕能系统几何形状相关的无量纲结构系数... 无叶片风力机是利用捕能柱的风致横向摆动收集风能并将其转换成电能的装置。通过引入桅杆结构并将其与有限长锥台型捕能柱构成一个捕能系统,在建立有限长锥台型捕能系统简化模型的基础上,推导了与捕能系统几何形状相关的无量纲结构系数计算式,探讨了桅杆长径比对有限长锥台型捕能柱涡激摆动特性及捕能效率的影响。所得结果表明,桅杆结构的引入能有效地提升有限长捕能柱的涡激横向摆幅峰值及捕能效率,且其均随桅杆长径比的增大呈现先增大后减小的趋势。与无限长捕能柱结构相比,在桅杆长径比为6.67时有限长捕能柱的能量收集效率提升了44.8%;增大桅杆的长径比会使锁频区间增宽,但捕能系统的固有频率会减小;对于给定的捕能系统存在一个与其相匹配的最佳桅杆长径比。所得结论对于无叶片风力机的设计与实际工程应用具有重要的指导作用。 展开更多
关键词 无叶片风力机 涡激摆动 锥台形捕能柱 桅杆 有限长 长径比
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适合航行的变体水柱系统波浪转换特性实验研究
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作者 吴必军 张芙铭 +1 位作者 覃梓真 吴亨宇 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期353-360,共8页
针对现有波浪能技术存在成本高、生存性差等问题,本文研究一种具有航行潜质的变体水柱波浪能转换系统,它由浮力舱、垂直管、水平管、闸门等组成,通过闸门改变振荡水柱的长度和形状,改变航行阻力,实验研究了水柱的长度和形状变化、气流... 针对现有波浪能技术存在成本高、生存性差等问题,本文研究一种具有航行潜质的变体水柱波浪能转换系统,它由浮力舱、垂直管、水平管、闸门等组成,通过闸门改变振荡水柱的长度和形状,改变航行阻力,实验研究了水柱的长度和形状变化、气流做功方式对系统转换特性的影响,并提出一套量化标准对系统的转换特性进行评价。水槽实验表明:模型规则波下最高俘获宽度比达到了154.6%,随机波下最高俘获宽度比达到了97.0%;规则下闸门打开的模型的俘获宽度比大概是闸门关闭模型俘获宽度比的1/2,随机波下闸门打开模型的俘获宽度比大概是闸门关闭模型俘获宽度比的3/4。 展开更多
关键词 波浪能 振荡水柱 俘获宽度比 后弯管 垂直管 规则波 随机波 适合航行
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振荡水柱式波浪能供电浮标水动力学性能研究
5
作者 周逸伦 张亚群 +1 位作者 盛松伟 王坤林 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期298-303,共6页
提出一种振荡水柱式锥形中心管波浪能供电浮标。首先,介绍浮标的结构及工作原理,其次,设计3种模型方案。建立浮标在入射波下受迫运动的数学模型,进行数值模拟计算,获得浮标在设计工况下的附加质量、阻尼系数、波浪激励力、运动响应等水... 提出一种振荡水柱式锥形中心管波浪能供电浮标。首先,介绍浮标的结构及工作原理,其次,设计3种模型方案。建立浮标在入射波下受迫运动的数学模型,进行数值模拟计算,获得浮标在设计工况下的附加质量、阻尼系数、波浪激励力、运动响应等水动力学参数。最后,通过物理模型试验,获得各设计方案在不同周期下的俘获宽度比,并与数值计算获得的俘获宽度比进行对比分析。结果显示:不同设计方案的浮标适应不同的水深条件,设计方案中模型1的俘获宽度比最大数值为47.8%。 展开更多
关键词 波浪能 振荡水柱 俘获宽度比 数值模拟 能量转换
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CY-700型填料塔中乙醇胺水溶液捕集CO_(2)性能研究
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作者 崔广毅 申淑锋 《河北科技大学学报》 CAS 北大核心 2023年第4期374-383,共10页
为了提高填料塔的传质性能,对比研究新型CO_(2)吸收剂,在CY-700型不锈钢规整填料中试吸收和解吸塔内,研究了不同操作条件下乙醇胺(MEA)水溶液吸收CO_(2)的总体积传质系数K Ga v和捕集率,并对连续捕集CO_(2)工艺的再生能耗进行了分析。... 为了提高填料塔的传质性能,对比研究新型CO_(2)吸收剂,在CY-700型不锈钢规整填料中试吸收和解吸塔内,研究了不同操作条件下乙醇胺(MEA)水溶液吸收CO_(2)的总体积传质系数K Ga v和捕集率,并对连续捕集CO_(2)工艺的再生能耗进行了分析。结果表明,K Ga v随液体流量的增大而增大,随溶液CO_(2)负载和CO_(2)分压的增大而减小,但是气体流量的增加对K Ga v有不利影响;中试连续循环运行结果表明,液气比和塔顶溶剂回流量对体系操作循环负载和再生能耗均有较大影响,在目标CO_(2)吸收率≥90%、吸收剂流量为5 L/h、气体流量为0.48 m 3/h的操作条件下,捕集CO_(2)再生能耗约为8.5 MJ/kg,循环负载约为0.67 mol/kg。研究结果验证了装置运行的稳定性和可重复性,CY-700填料塔的传质性能较好,为下一阶段探索新型贫水有机胺吸收剂捕集CO_(2)的性能提供重要的对比参考数据。 展开更多
关键词 吸收 CO_(2)捕集 填料塔 乙醇胺 传质性能 再生能耗
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Experimental Study on Conversion Characteristics of Dual-Mode OWC Models Appropriate for Voyaging
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作者 WU Bi-jun ZHANG Fu-ming +2 位作者 QIN Zi-zhen WU Heng-yu RAO Xiang 《China Ocean Engineering》 SCIE EI CSCD 2023年第2期247-257,共11页
Freely movable wave energy converters(WECs) will greatly improve their adaptability to the marine environment.In this paper, a dual-mode oscillating water column(OWC) WEC with potential sailing capability is proposed.... Freely movable wave energy converters(WECs) will greatly improve their adaptability to the marine environment.In this paper, a dual-mode oscillating water column(OWC) WEC with potential sailing capability is proposed. By opening and closing a gate on the side facing the waves, the WEC converts wave energy in the vertical duct(called VD mode) with low sailing resistance or in the backward bend duct(called BBD mode) with high sailing resistance.A small model and a medium model were designed and manufactured. The capture width ratio(CWR) of the small model in the two modes was experimentally studied. The CWR under bidirectional airflow and conversion characteristics under unidirectional airflow of the medium model in the BBD mode were obtained. Tests of the small model show that the peak CWR is 145.2% under regular waves and 90.1% under random waves in BBD mode, and in VD mode the peak CWR is about 60% of that in the BBD mode. Tests of the medium model show that the peak CWR is 228.96% under regular waves, the maximum wave-to-battery efficiency is 63.36% under regular waves and 30.17%under random waves, respectively. 展开更多
关键词 wave energy oscillating water column(OWC) capture width ratio(CWR) wave-to-battery conversion efficiency
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改进型中心管模型能量转换性能试验及样机设计 被引量:12
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作者 吴必军 李猛 +1 位作者 陈天祥 伍儒康 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2017年第1期97-104,共8页
为了提高中心管振荡水柱波浪能利用技术能量转换效率,基于新的认识和目前常用的2.4米导航灯标,对中心管尾部设计了三种模型并在造波水槽中进行能量转换性能试验。试验结果表明:直管型中心管俘获宽度比最高达到了70.25%,但通频带宽度窄;... 为了提高中心管振荡水柱波浪能利用技术能量转换效率,基于新的认识和目前常用的2.4米导航灯标,对中心管尾部设计了三种模型并在造波水槽中进行能量转换性能试验。试验结果表明:直管型中心管俘获宽度比最高达到了70.25%,但通频带宽度窄;加长喇叭口型中心管略好于喇叭口型中心管;在喷咀比为0.02条件下,加长喇叭口型中心管浮体有较高双峰俘获宽度比,波峰为40.0%,波谷为31.6%,通频带宽,为随机波下高效转换创造了条件。最高俘获宽度比和双峰通频带特性实验数据结果都优于历史文献值。根据试验数据对一些适合小型海洋仪器供电的样机进行了设计,设计的样机具有较高的性价比。 展开更多
关键词 波浪能 中心管 振荡水柱 俘获宽度比 海洋仪器 波力发电
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前方后尖浮舱五边形后弯管水槽性能实验研究 被引量:2
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作者 李猛 吴必军 +1 位作者 伍儒康 陈天祥 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期3339-3347,共9页
为提高后弯管(BBDB)波浪能的转换效率,对基于新理念和经验研制的前方后三角浮力舱五边形后弯管模型在造波水槽中进行一级能量转换实验研究。共考虑约束方式、喷嘴比、链长、吃水深度、模型浮态等因素,设置23种实验工况进行对比。实验中... 为提高后弯管(BBDB)波浪能的转换效率,对基于新理念和经验研制的前方后三角浮力舱五边形后弯管模型在造波水槽中进行一级能量转换实验研究。共考虑约束方式、喷嘴比、链长、吃水深度、模型浮态等因素,设置23种实验工况进行对比。实验中测量入射波高、波周期、气室液位和气室内外气压差。实验结果得到,该模型俘获宽度比最高值为121.34%,远优于同样实验条件下前方后圆后弯管模型79.1%的历史文献最高值;并且具有较宽的响应周期,为后弯管在随机波条件下实现高效转换创造条件;在BBDB模型正向波作用自由漂荡运动中,测得最大俘获宽度比为94.73%。模型实验结果与高效空气透平机组的结合,为波浪能的高效、低成本利用提供可能。 展开更多
关键词 波浪能 模型实验 气动功率 俘获宽度比 振荡水柱 后弯管
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自航气动式振荡水柱波浪能发电船技术 被引量:1
10
作者 吴必军 张芙铭 +2 位作者 龙正翔 李猛 伍儒康 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期458-462,共5页
介绍中国自主发展的自航气动式振荡水柱波浪能发电船技术。发电船由一个船型浮力舱、一个水平管、一个垂直管、空气透平和发电机组成。在长1.2 m、宽0.51 m的模型进行水槽实验,结果表明在规则波下俘获宽度比最高可达104.07%,在随机波下... 介绍中国自主发展的自航气动式振荡水柱波浪能发电船技术。发电船由一个船型浮力舱、一个水平管、一个垂直管、空气透平和发电机组成。在长1.2 m、宽0.51 m的模型进行水槽实验,结果表明在规则波下俘获宽度比最高可达104.07%,在随机波下最高俘获宽度比为82.4%。基于该模型按相似原则设计多种型号的发电船,其中一艘样机装机功率1 kW,主体长5.2 m、宽2.3 m,质量4.5 t,在深圳大亚湾海域进行试验,可实现装置的波浪发电和航行。 展开更多
关键词 波浪能 振荡水柱 俘获宽度比 波浪能发电船
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后弯管模型多环节能量转换特性实验研究
11
作者 吴必军 张芙铭 +1 位作者 覃梓真 饶翔 《新能源进展》 2022年第6期526-531,共6页
后弯管(BBDB)技术从波浪能到电能的转换要经过多个环节,为提高后弯管技术能量转换性能,对一种新型的后弯管技术多环节阻尼形式展开了实验研究。水槽实验研究表明,在气流单向做功条件下,规则波下俘获宽度比(CWR)峰值为113.7%,随机波下CW... 后弯管(BBDB)技术从波浪能到电能的转换要经过多个环节,为提高后弯管技术能量转换性能,对一种新型的后弯管技术多环节阻尼形式展开了实验研究。水槽实验研究表明,在气流单向做功条件下,规则波下俘获宽度比(CWR)峰值为113.7%,随机波下CWR峰值为81.9%,而在气流双向做功时,规则波下CWR峰值为138.6%,随机波下CWR峰值为94.0%;相对于简单气孔阻尼模型,带有导叶、叶轮和发电机元件阻尼的试验模型的CWR稍高于简单纯气孔模型,两者CWR曲线变化的趋势接近。 展开更多
关键词 波浪能 振荡水柱 后弯管 俘获宽度比
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垂荡双气室振荡水柱波能装置水动力特性研究 被引量:5
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作者 郭权势 邓争志 +1 位作者 王晓亮 程鹏达 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2515-2527,共13页
振荡水柱(OWC)波能转换装置因其结构简单、便于安装维护等特点,被公认为最具应用前景的波能转换技术.本研究以垂荡式双气室OWC波能转换装置为研究对象,借助开源代码平台OpenFOAM及基于interFoam求解器开发的造/消波工具箱waves2Foam,采... 振荡水柱(OWC)波能转换装置因其结构简单、便于安装维护等特点,被公认为最具应用前景的波能转换技术.本研究以垂荡式双气室OWC波能转换装置为研究对象,借助开源代码平台OpenFOAM及基于interFoam求解器开发的造/消波工具箱waves2Foam,采用流体体积法(VOF)捕捉自由面和六自由度(6DOF)动网格求解器模拟垂荡运动响应,数值研究在不同入射规则波作用下,前后气室相对宽度、弹簧弹性系数对装置捕能宽度比及水动力特性的影响规律.通过与已有的固定情况下的双气室OWC装置结果对比,并通过对比自由衰减运动响应验证动网格技术,揭示了本研究中数值模型的合理性和有效性.计算结果表明,较宽的后气室结构布置有利于双气室振荡水柱装置在垂荡状态下的波能提取;前后气室宽度比为1/2时,垂荡式双气室OWC装置在测试波频段具有最优的捕能宽度比;相较于固定状态,垂荡装置的后气室在中高波频段有着更高的捕能宽度比;装置前后气室内水柱与OWC装置垂荡运动间存在的相位差使得气室内水面相对振幅和相对压强在测试波频段存在多峰值现象,进一步发现弹装置通过垂向弹簧进行相位控制,可显著拓宽高效频谱带,实现较大的捕能宽度比. 展开更多
关键词 波浪能 振荡水柱 水波动力学 捕能宽度比 动网格
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不等截面串联双管浮体模型波浪能量转换特性研究 被引量:2
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作者 覃梓真 吴必军 张芙铭 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期476-481,共6页
提出一种具有后弯管和直通管2种工作模式的新型振荡水柱装置,并通过水槽实验来探讨做功方式、波周期、波高及质量等因素对该装置从波浪能到气动能量转换的影响。水槽实验表明,当模型工作在后弯管模式下,气室中气流双向做功时,规则波中... 提出一种具有后弯管和直通管2种工作模式的新型振荡水柱装置,并通过水槽实验来探讨做功方式、波周期、波高及质量等因素对该装置从波浪能到气动能量转换的影响。水槽实验表明,当模型工作在后弯管模式下,气室中气流双向做功时,规则波中的俘获宽度比(CWR)最高可达138.6%,随机波中的CWR最高可达94%;气流单向做功时,规则波中CWR最高可达113.7%,随机波中CWR最高可达81.9%。当模型工作在直通管模式下,气流双向做功时,规则波中CWR最高可达81.1%,随机波中CWR最高可达66.2%;气流单向做功时,规则波中CWR最高可达53.9%,随机波中CWR最高可达42.1%。模型在随机波实验中后弯管、直通管工作模式的CWR峰值分别能达到“巨鲸号”的3倍、2倍,显然模型的后弯管工作模式具有更高的能量转换特性。 展开更多
关键词 波浪能 振荡水柱技术 俘获宽度比 后弯管 直通管
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直管型中心管波能模型的数值计算和实验研究
14
作者 李猛 吴必军 伍儒康 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期80-86,共7页
中心管波浪能模型利用浮体自身振荡运动吸收波浪能,使管内水柱产生相对运动,通过外加气动阻尼转换俘获的波浪能。运用HydroStar水动力学软件计算了直管型中心管模型在不同波况下的水动力学性能,对比分析了不同外加气动阻尼对模型俘获宽... 中心管波浪能模型利用浮体自身振荡运动吸收波浪能,使管内水柱产生相对运动,通过外加气动阻尼转换俘获的波浪能。运用HydroStar水动力学软件计算了直管型中心管模型在不同波况下的水动力学性能,对比分析了不同外加气动阻尼对模型俘获宽度比的影响,得到了最佳气动阻尼;研究了模型在3种不同总质量下的性能,得到了最佳响应波周期与模型总质量的关系。在波浪水槽中测试了中心管模型的俘获宽度比,实验结果进一步验证了数值计算结果的准确性。 展开更多
关键词 波浪能 振荡水柱 数值计算 中心管 俘获宽度比
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