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Experimental Investigation on the Hydrodynamic Performance of A Wave Energy Converter 被引量:5
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作者 ZHENG Xiong-bo MA Yong +2 位作者 ZHANG Liang JIANG Jin LIU Heng-xu 《China Ocean Engineering》 SCIE EI CSCD 2017年第3期370-377,共8页
Wave energy is an important type of marine renewable energy. A wave energy converter (WEC) moored with two floating bodies was developed in the present study. To analyze the dynamic performance of the WEC, an experi... Wave energy is an important type of marine renewable energy. A wave energy converter (WEC) moored with two floating bodies was developed in the present study. To analyze the dynamic performance of the WEC, an experimental device was designed and tested in a tank. The experiment focused on the factors which impact the motion and energy conversion performance of the WEC. Dynamic performance was evaluated by the relative displacements and velocities of the oscillator and carrier which served as the floating bodies of WEC. Four factors were tested, i.e. wave height, wave period, power take-off (PTO) damping, and mass ratio (RM) of the oscillator and carrier. Experimental results show that these factors greatly affect the energy conversion performance, especially when the wave period matches RM and PTO damping. According to the results, we conclude that: (a) the maximization of the relative displacements and velocities leads to the maximization of the energy conversion efficiency; (b) the larger the wave height, the higher the energy conversion efficiency will be; (c) the relationships of energy conversion efficiency with wave period, PTO damping, and RM are nonlinear, but the maximum efficiency is obtained when these three factors are optimally matched. Experimental results demonstrated that the energy conversion efficiency reached the peak at 28.62% when the wave height was 120 mm, wave period was 1.0 s, RM was 0.21, and the PTO damping was corresponding to the resistance of 100 Ω. 展开更多
关键词 wave energy energy conversion experiment hydrodynamic floating body
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CFD Simulation and Experimental Study of a New Elastic Blade Wave Energy Converter 被引量:4
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作者 Chongfei Sun Jianzhong Shang +3 位作者 Zirong Luo Xin Li Zhongyue Lu Guoheng Wu 《Fluid Dynamics & Materials Processing》 EI 2020年第6期84-96,共13页
Small moving vehicles represent an important category of marine engineering tools and devices(equipment)typically used for ocean resource detection and maintenance of marine rights and interests.The lack of efficient ... Small moving vehicles represent an important category of marine engineering tools and devices(equipment)typically used for ocean resource detection and maintenance of marine rights and interests.The lack of efficient power supply modes is one of the technical bottlenecks restricting the effective utilisation of this type of equipment.In this work,the performance characteristics of a new type of elastic-blade/wave-energy converter(EBWEC)and its core energy conversion component(named wave energy absorber)are comprehensively studied.In particular,computational fluid dynamics(CFD)simulations and experiments have been used to analyze the hydrodynamics and performance characteristics of the EBWEC.The pressure cloud diagrams relating to the surface of the elastic blade were obtained through two-way fluid-solid coupling simulations.The influence of blade thickness and relative speed on the performance characteristics of EBWEC was analyzed accordingly.A prototype of the EBWEC and its bucket test platform were also developed.The power characteristics of the EBWEC were analyzed and studied by using the blade thickness and motion cycle as control variables.The present research shows that the EBWEC can effectively overcome the performance disadvantages related to the transmission shaft torque load and power curve fluctuations of rigid blade wave energy converters(RBWEC). 展开更多
关键词 Elastic blade wave energy converter structural design energy conversion mechanism computational fluid dynamics simulation experiment hydrodynamic characteristics
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兼具防波与发电的集成系统能量特性试验研究
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作者 林楚森 周斌珍 +3 位作者 张恒铭 陈文添 郭金伶 陈秀菁 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期467-472,共6页
基于模型试验法,研究PTO阻尼力、浮子底部形状对波能装置-浮式防波堤集成系统发电与防波性能的影响,并将单浮体型集成系统与双浮体型混合系统进行对比,分析防波堤对波能浮子发电性能的影响。结果表明:三角加挡板形浮子的发电与防波性能... 基于模型试验法,研究PTO阻尼力、浮子底部形状对波能装置-浮式防波堤集成系统发电与防波性能的影响,并将单浮体型集成系统与双浮体型混合系统进行对比,分析防波堤对波能浮子发电性能的影响。结果表明:三角加挡板形浮子的发电与防波性能均优于方箱形和三角形浮子;相比于单浮体型集成系统,双浮体型混合系统的发电与防波性能显著提高,但当发生窄缝共振时,具有三角加挡板形浮子的双浮体型混合系统的发电性能显著降低。 展开更多
关键词 波浪能转换 浮式防波堤 转换效率 防波性能 模型试验
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滑杆浮子式波浪能装置水动力性能的试验研究 被引量:4
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作者 张亚群 游亚戈 +1 位作者 盛松伟 王振鹏 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期895-899,共5页
本文针对我国能流密度的特点,设计了一种滑杆振荡浮子式波浪能装置,该装置由浮子、滑杆、底座、能量转换系统组成,结构简单,维护方便,成本低廉。为研究此装置的水动力性能,先后在二维、三维水槽中开展了物模试验。本文介绍了装置的整体... 本文针对我国能流密度的特点,设计了一种滑杆振荡浮子式波浪能装置,该装置由浮子、滑杆、底座、能量转换系统组成,结构简单,维护方便,成本低廉。为研究此装置的水动力性能,先后在二维、三维水槽中开展了物模试验。本文介绍了装置的整体设计,检测了不同波高、不同周期的入射波作用下,模型在不同负载下获得的液压能,通过数据分析与统计获得模型的俘获宽度比和负载曲线,并通过与普通浮子物模试验的试验数据比较,得出该滑杆浮子式波浪能装置拥有较高的俘获宽度比并具有良好的水动力学性能的结论,明确了浮子质量、入射波波高、入射波周期和负载是决定装置水动力学性能的关键。 展开更多
关键词 波浪能 滑杆 浮子 水动力学 物模试验
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直驱式波能装置振动及转换效率分析 被引量:1
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作者 王幸 吴必军 林礼群 《可再生能源》 CAS 北大核心 2014年第3期371-378,共8页
波浪能利用装置一般是利用振动来获取波浪能量,如鸭式装置、点吸收式装置。点吸收技术是世界上目前研究得比较热门的一类波浪能利用技术,漂浮直驱式波能装置是点吸收技术的一种。文章首先通过物理过程分析,把由双圆柱浮体构成的漂浮直... 波浪能利用装置一般是利用振动来获取波浪能量,如鸭式装置、点吸收式装置。点吸收技术是世界上目前研究得比较热门的一类波浪能利用技术,漂浮直驱式波能装置是点吸收技术的一种。文章首先通过物理过程分析,把由双圆柱浮体构成的漂浮直驱式波浪能装置当成一个双自由度振动系统,建立系统振动方程;然后,运用势流理论求解由双圆柱浮体的垂荡辐射问题和绕射问题,求解出振动分析所需要的水动力学参数。考虑波浪能装置通过粘性阻尼吸收波浪能,利用求得的水动力学参数,设定的外部阻尼和弹簧弹性系数,可求解出此情况下水面浮体和水下浮体的相对运动幅值,进而求得装置的转换效率。给定模型尺寸参数,在一些确定的外部阻尼值和弹簧弹性系数点,分别通过变化外部阻尼和弹簧弹性系数,分析装置的振动特性以及转换效率的变化,从而在不同波况下选择适合装置的外部阻尼系数和弹簧弹性系数。 展开更多
关键词 波能装置 双圆柱形浮体 水动力学 振动特性 转换效率
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振荡浮子式双浮体波浪能装置的频域和时域分析 被引量:10
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作者 纪仁玮 张亮 +1 位作者 王树齐 朱仁庆 《上海船舶运输科学研究所学报》 2019年第3期19-27,共9页
为有效利用波浪能发电,对振荡浮子式双浮体波浪能装置进行分析。在对海洋结构物频域和时域的基本理论和计算方法进行分析的基础上,以双浮体波浪能装置为研究对象,提出一套基于势流理论的ANSYS-AQWA方法,对振荡浮子式双浮体波浪能装置的... 为有效利用波浪能发电,对振荡浮子式双浮体波浪能装置进行分析。在对海洋结构物频域和时域的基本理论和计算方法进行分析的基础上,以双浮体波浪能装置为研究对象,提出一套基于势流理论的ANSYS-AQWA方法,对振荡浮子式双浮体波浪能装置的振荡运动进行模拟计算。利用Fortran对ANSYS-AQWA软件进行二次开发,在考虑线性脉冲串输出(Pluse Train Output,PTO)阻尼影响的条件下,将数值计算结果与NREL的试验结果相对比。针对特定的双浮体波浪能装置进行频域和时域的响应分析,为波浪能装置的进一步研究提供参考。 展开更多
关键词 振荡浮子式 双浮体波浪能装置 二次开发 水动力性能 功率特性
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新型浮式风能-波浪能集成结构系统耦合动力分析 被引量:1
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作者 任年鑫 朱莹 +1 位作者 马哲 周孟然 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期159-165,共7页
针对中国丰富深水风能和波浪能资源开发的未来需求,提出一种张力腿式风力机与垂荡式波浪能装置相集成的新型浮式结构系统。首先,选取NREL 5 MW风力机模型,基于叶素动量理论(blade element momentum,BEM)方法研究该集成系统风力机叶片的... 针对中国丰富深水风能和波浪能资源开发的未来需求,提出一种张力腿式风力机与垂荡式波浪能装置相集成的新型浮式结构系统。首先,选取NREL 5 MW风力机模型,基于叶素动量理论(blade element momentum,BEM)方法研究该集成系统风力机叶片的气动性能,基于势流理论方法模拟分析垂荡式波浪能装置与张力腿平台结构的水动力载荷,并考虑波浪能装置等效PTO(power take-off)系统的多体动力耦合效应,建立新型张力腿式风力机-垂荡式波浪能装置集成结构系统的空气动力与水动力耦合时域分析模型;其次,对比总结不同波浪能装置(PTO)设计参数对集成平台波浪能输出功率的影响规律;最后,重点研究典型最大运行发电海况下该新型浮式集成结构系统的结构动力响应特征及风能-波浪能输出功率特征,并验证其在极端海况下的安全性能。 展开更多
关键词 海上风力机 波浪能转化 动力分析 多体效应 新型浮式
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不同参数对双浮体波能装置水动力特性的影响
8
作者 纪仁玮 盛其虎 +2 位作者 王树齐 张玉全 张亮 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期589-595,共7页
以双浮体波能装置为研究对象,提出了一套基于ANSYS-AQWA模拟双浮体波能装置振荡运动的计算方法,采用Fortran的二次开发,考虑了线性PTO阻尼的影响,并将运动的数值结果与NREL的试验结果进行对比验证.详细探究了不同参数(波浪参数、发电装... 以双浮体波能装置为研究对象,提出了一套基于ANSYS-AQWA模拟双浮体波能装置振荡运动的计算方法,采用Fortran的二次开发,考虑了线性PTO阻尼的影响,并将运动的数值结果与NREL的试验结果进行对比验证.详细探究了不同参数(波浪参数、发电装置参数和PTO参数)对双浮体波能装置水动力特性的影响.研究结果表明:波浪参数方面,存在1个最优波浪周期,使波能装置的发电功率最大,且增加波高有利于波能的俘获;发电装置参数方面,浮子的吃水、直径及浮筒阻尼板的直径均存在最优值,使能量俘获因子达到最大;PTO参数方面,存在最优阻尼系数,并给出了工程实际中的相对参考值.研究成果可为振荡浮子式双浮体波能装置的研究和设计提供有价值的参考. 展开更多
关键词 波能装置 双浮体系统 二次开发 水动力分析 功率特性
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振荡浮子阵列式波能转换装置水动力性能与效率研究 被引量:3
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作者 王梦 陈林烽 孙士艳 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2021年第1期105-110,共6页
基于OpenFOAM开源软件,从连续性方程和NS方程出发,采用有限体积法(FVM)离散控制方程,流体体积法(VOF)追踪自由液面,采用动网格技术模拟物体在流体中的运动,研究多振荡浮子阵列式波能转换装置的水动力特性及能量转换效率.为验证OpenFOAM... 基于OpenFOAM开源软件,从连续性方程和NS方程出发,采用有限体积法(FVM)离散控制方程,流体体积法(VOF)追踪自由液面,采用动网格技术模拟物体在流体中的运动,研究多振荡浮子阵列式波能转换装置的水动力特性及能量转换效率.为验证OpenFOAM数值模拟结果的正确性,将基于OpenFOAM计算的单个浮体的非线性时域解与基于线性频域理论计算的稳态解进行对比.在保证对比结果基本吻合的基础上,分别针对单个浮子、双浮子阵列和三浮子阵列,研究其在不同能量输出系统阻尼、波长、波幅条件下的运动特征与能量转化效率,分析振荡浮子阵列在波浪中工作的水动力学机理和能量转化规律. 展开更多
关键词 OPENFOAM 水动力特性 能量转化效率 振荡浮子 波能转换装置
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波浪能发电系统浮板的优化设计
10
作者 向健平 凌永志 沈尧 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2017年第7期71-74,109,共5页
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,提出一种优化摆式浮板的设计方案。比较原浮板和优化浮板在吸收波浪水平... 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,提出一种优化摆式浮板的设计方案。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,结果表明这种优化的摆式浮板能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,从而提高浮板能量转换效率。 展开更多
关键词 波浪能 浮板 能量转换 水动力分析
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系泊双浮体波能转换装置的水动力性能
11
作者 纪仁玮 胡超 +3 位作者 李乐飞 夏淼 陈甫昕 张学伟 《上海船舶运输科学研究所学报》 2019年第1期6-12,22,共8页
采用理论分析和数值计算的方法对振荡浮子式系泊双浮体波能转换装置的水动力性能进行分析。利用AQWA-LINE模块建立单浮体、双浮体模型,计算得到单浮子和浮筒及二者相互耦合的水动力参数,并通过Mathematica编程迭代计算得到单浮体、双浮... 采用理论分析和数值计算的方法对振荡浮子式系泊双浮体波能转换装置的水动力性能进行分析。利用AQWA-LINE模块建立单浮体、双浮体模型,计算得到单浮子和浮筒及二者相互耦合的水动力参数,并通过Mathematica编程迭代计算得到单浮体、双浮体波能转换装置的垂荡运动响应RAO(Response Amplitude Operator)和能量俘获宽度比。通过分析计算结果,得到能量俘获宽度比η在不同PTO(Power Take-Off)阻尼、不同非线性系数α和不同波浪频率下的变化规律。 展开更多
关键词 振荡浮子式 系泊双浮体 波能转换转置 水动力性能 PTO阻尼 能量俘获宽度比
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波浪能捕获浮体对能量转化系统特性的影响
12
作者 高红 肖杰 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第16期360-369,共10页
振荡浮体式波浪能捕获系统中浮体设计是能量捕获的关键。浮体水动力模拟研究中功率输出多假设为线性阻尼,对于波浪能液压转化采用非线性输出阻尼更切合实际。针对垂荡浮体液压转化系统,建立不规则波作用下垂荡圆柱浮体非线性动力学模型... 振荡浮体式波浪能捕获系统中浮体设计是能量捕获的关键。浮体水动力模拟研究中功率输出多假设为线性阻尼,对于波浪能液压转化采用非线性输出阻尼更切合实际。针对垂荡浮体液压转化系统,建立不规则波作用下垂荡圆柱浮体非线性动力学模型和非线性液压能量转化系统模型,研究圆柱浮体直径和入水深度对浮体运动响应、液压转化系统动态特性和总特性的影响。随着圆柱直径在一定范围内增大,不规则波浪力、液压缸输出力、浮体运动响应、捕获和输出功率的动态峰值显著增加,捕获功率和捕获效率、马达输出功率和转速接近线性增加;随着圆柱入水深度在一定范围内增大,波浪力呈线性减小,液压缸输出力、捕获功率和捕获效率均缓慢上升到最高点然后逐渐下降。浮体直径和入水深度对液压转化效率影响比较小。研究成果为波浪能捕获液压系统浮体设计提供理论依据。 展开更多
关键词 圆柱浮体 波浪能捕获 液压转化 参数影响 系统特性
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