基于改进层次分析法的海洋能多能互补选址决策模型

选址决策在推进海洋能多能互补发电的实用化和产业化的进程中起重要作用。构建选址决策模型,将影响选址决策不可公度、相互制约的因素系统化。建立评价指标体系规范化方法及方案比选预处理方法。提出适用于求解该模型的多属性决策方法——改进的层次分析法(analytical hierarchy process,AHP),并引入集体决策理论。通过中国重点资助的500 k W海洋能独立电力系统示范工程来论证模型及求解方法的科学性、适用性及可行性。

海工构筑物海洋能集成利用技术探讨

将海工构筑物作为海洋能获能装置的安装载体可大幅降低海洋能发电的成本,同时,海工构筑物等海上设施客观上存在利用海洋能实现能量供应的需求,因此海洋能发电装置与海工构筑物相互结合具有良好的综合效益,将是未来海洋能利用的一个发展方向。针对波浪能和潮流能两种海洋能发电方式,分别对柔性叶片潮流能水轮机与进海路集成利用技术;垂直轴和水平轴潮流能水轮机以及振荡浮子式波能装置与导管架石油平台集成利用技术;OWC波能装置与沉箱防波堤集成利用技术进行了探讨,并提出海工构筑物海洋能集成利用技术中需要解决的几点问题。

航道工程中的浮泥研究综述

对浮泥层的定义,船舶航行对浮泥的影响及浮泥对航道工程的影响进行了分析,指出浮泥层对航道适航水深的确定和航道回淤量计算的影响较大。由于浮泥的成因和运动规律复杂,影响因素众多,浮泥对航道工程的影响研究有待于深入。

新型沉箱防波堤兼作岸式OWC波能装置的设计及稳定性研究

防波堤与岸式OWC波能装置一直是被独立研究,从未产生交叉,但二者设施布置的条件显然具有关联性。本文根据二者关联的特点,设计出沉箱防波堤兼作岸式OWC波能装置,并通过物理模型试验验证了其可行性。

不同频率比时立管两向涡激振动及疲劳分析

考虑四种不同频率比(流向荷载频率/横向荷载频率)情况下,立管两向涡激振动的幅值和疲劳的变化。结果表明:较低频率比且低约化速度条件下,流向自由度对横向振动具有一定的抑制作用;当6.3<约化速度<8.0时,考虑顺流向振动时横向振动幅值明显增加。随着频率比的增加,顺流向振动对横向振动的影响逐渐减弱。横向振动对顺流向振动的影响在四种情况下均较为显著,考虑横向振动时顺流向振动幅值急剧增大。两向自由度涡激振动的疲劳在低频率比时明显高于单自由度时的疲劳;顺流向振动疲劳随着频率比的增大受横向振动的影响越来越明显。

基于时频分析的高频地波雷达目标检测算法

为提高海事监测中高频地波雷达(High Frequency Surface Wave Radar,HFSWR)对运动目标的检测准确率,提出了一种基于频谱细化和小波尺度谱重排时频分析的运动目标检测算法.对HFSWR的接收信号进行频率细化处理以提高后续时频分析的频率分辨率;然后,进行基于Morlet小波的时频分析以提取目标的时频分布特征,为提高时频分布的集中性和抑制交叉项干扰,对小波尺度谱进行重排;根据得到的时频分布特征实现可疑目标区的精确检测.实验结果表明:该算法能有效检测多普勒频率相差很小的运动目标以及海杂波附近的运动目标,可用于对常规目标检测算法无法判定的可疑目标区域进行精细、准确的目标检测与分析.

海上风力发电单立柱支撑结构拟静力分析

海上风电支撑结构不同于一般海洋结构物,它受到复杂的风机气动荷载、机械控制荷载和海洋环境荷载的多重作用。文章针对海上某单立柱风电支撑结构,通过分析其结构固有频率的约束限制以及外环境荷载的动力特性,综合考虑外环境荷载尤其是风机荷载的动力放大影响,给出海上单立柱风电支撑结构的拟静力分析思路。并进行极端及操作工况下支撑结构在风、浪、流环境荷载组合作用的应力计算和强度分析。提出该种结构在使用现有海洋结构物设计规范和风机设计规范时的注意事项。该分析比较结果及结论可作为海上类似风电支撑结构的设计参考。

不规则波作用下OWC沉箱气室捕能效果研究

沉箱防波堤兼作岸式波力发电装置是1种新型的港工建筑物,它是集合了防波堤与岸式振荡水柱波力发电装置的共性特点设计而成。本文主要是在物理模型的基础上,研究沉箱气室捕能效果。试验中主要采集了沉箱气室内的波高、气压以及输气管的空气流速等数据。

深水立管两向自由度涡激振动的数值分析

对更加符合实际情况的两向自由度涡激振动进行数值分析。研究了四种不同质量比(m*=14.45,8.30,3.50和1.87)情况时,顺流向振动与横向振动幅值和频率之间的关系。结果表明,在大质量比(m*=14.45,8.30)时,顺流向振动频率基本可以看做横向振动频率的2倍,并且顺流向振动幅值相对于横向振动幅值来说可以忽略不计,符合现有实验研究结果;当质量比较小(m*=3.50,1.87)时,顺流向振动幅值并不能被忽略,尤其在顺流向处于锁频时。两向振动的主频率基本维持2倍关系,但是除主频率外在顺流向和横向振动频率中,还具有相同或近似相同的振动频率成分。

OWC装置空气透平压降作用试验研究

空气透平的压降作用及由其带来的空气流速变化,是串联2次能量转换过程、实现两转换过程耦合的核心要素。试验主要是在物理模型的基础上,对带有冲击式透平的OWC装置能量转换影响因素进行研究。试验主要考察2次能量转换耦合作用下,气室内自由水面变换、气室内压强变化、输气管内空气流速变换及三者耦合与相互作用。

基于VOF模型的OWC气室波浪场数值分析

近年来,振荡水柱形式在波能转换装置中得到了广泛应用,由于波况不同,需对气室加以研究并对其形状参量进行优化,从而使空气流速和能量转换达到最大值。利用基于VOF模型建立二维数值波浪水槽,将数值计算的振荡水柱在气室内的升沉运动与物理模型试验进行比较,验证其正确性,并将OWC气室的研究手段予以推广。

振荡浮子阵列间距的数值模拟

振荡浮子式波浪能发电装置是一类重要波浪能利用设备。但是这类设备的单体功率较低,为提高总输出功率,阵列式开始出现并成为研究热点。阵列式是指将若干浮子按照一定规则排列在海域中,通过整流设备将所获取的能量进行整合,统一发电并利用。文中介绍的研究其目的就在于研究浮子阵列的布置方式。在研究过程中利用CFD软件FLOW3D进行三维数值模拟,获得了浮子在实际波况条件下的波浪场分布情况。通过多属性决策方法确定优选排列型式,计算空间尺度,并进行验证。实验结果表明:在实验条件下后方浮子应排列在前方浮子正后方(行列应垂直布置),同排和同列相邻浮子优选间距为6.9m。

国外深水铺管方法与铺管船研究现状及发展趋势

深水铺管船是深水油气田开发的主要施工装备,它担负着浮式生产平台的安装、海底管线的铺设以及立管系统安装任务。通过对国外主要深水铺管船和重点工程项目的分析,简要介绍了国外深水铺管船的基本特征、性能和设备能力;重点阐述了深水铺管船的关键设备及其对施工能力的影响;最后,对国外深水铺管船的发展趋势作了进一步的分析。为我国的深水铺管船研发提供有益的参考。

振荡水柱波能发电装置冲击式透平的三维数值模拟研究

目前波能发电装置中应用最为广泛的是振荡水柱式,具有导流叶片的冲击式透平因其峰值效率高,启动性能好等优点而受到越来越多的重视。采用计算流体力学软件Fluent 6.2的三维数值模拟技术对该种透平装置进行了研究。控制方程为雷诺平均方程,并利用重整化群RNG湍流模型闭合方程组。数值计算结果与试验值较为吻合,说明该方法有效可靠。考察了网格类型及网格数对计算结果的影响,研究了在不同径间比条件下,动叶片表面的压力分布情况,计算了径间比在不同流量系数范围内对输入系数、扭矩系数及透平效率的影响。对动叶片表面空气流动迹线分布进行了考察。根据以上研究结果,对不同流量系数下透平径间比的设计取值提出了建议。

考虑海床土吸力的SCR-Spar整体波浪响应分析

研究海床土吸力对深海钢悬链线立管(SCR)与Spar平台整体波浪响应的影响。分别采用大挠度曲线梁模型、弹性地基梁模型模拟SCR的悬垂段和流线段,考虑SCR与Spar的动力耦合效应,提出整体分析法,并基于锚链/SCR分析程序Ca-ble3D开发V-Cable3D。考虑海床土吸力影响,时域动力响应分析获得一海况下SCR顶点和触地点的位移、张力、弯矩和应力时程。比较分析表明:SCR顶点和触地点附近分别存在波浪响应过程中的张力最大值和弯矩最大值,吸力对这两个特征量以及立管应力状态影响较大。提出的整体分析法为SCR波浪响应分析方法提供了新思路,对SCR与海床的相互作用分析有一定的参考意义。

商品化醋酸纤维素膜与聚酰胺复合膜的正渗透性能对比研究

针对目前已实现商品化的2类正渗透膜,醋酸纤维素膜(CTA)和聚酰胺复合膜(PA-TFC)在结构、性能以及适用条件等方面存在一定的差异,从渗透压差、体系温度、料液与驱动液流量以及跨膜压差等4个方面比较2种商品膜的正渗透性能。结果表明,以上4个因素对膜性能均有影响,相同操作条件下PA-TFC的水通量及能量密度均高于CTA,故PA-TFC更适用于基于正渗透的脱盐及盐差能发电过程。

隔网对正渗透膜压力延迟渗透性能影响的研究

针对压力延迟渗透(PRO)过程中正渗透膜片的性能表现,采用无隔网、单隔网和双隔网相互对照的方法考察了过程中正渗透膜片的水通量和盐通量的变化情况。结果发现,实验过程中无隔网时浓差极化现象对水通量的影响比较明显;单隔网能有效减弱浓差极化现象,水通量平均提升10%左右,盐通量下降幅度为3.4%左右;双隔网虽然在一定程度上可以减弱浓差极化现象,但实验过程中出现的阴影效应,导致膜片有效渗透面积减少及水通量快速下降。经过比较发现PRO过程中在膜片两侧添加单隔网可以使膜的水渗透性能和盐截留性能达到较好的状态。

卷筒铺管方法与关键设备研究

海底管道是海洋石油天然气的最主要的运输方式,随着海洋石油开发的速度加快以及铺管水深的增加,对海底管道铺设的主要施工装备的要求也越来越高。简单介绍了适用于深水铺设的卷筒铺管船及施工工艺,同时重点阐述了卷筒铺管船的关键设备,为我国深水卷筒铺管船的建设提供有益参考。

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。

一种基于不完备模态信息的有限元模型修正方法

提出了一种基于交叉模型交叉模态(CMCM)方法和Guyan模型缩阶的迭代模型修正方法,该方法扩展了CMCM方法,可利用空间不完备模态信息进行模型修正。在方程求解时采用约束最小二乘法,避免了修正后模型出现负刚度或负质量。通过一个五层三维框架结构和一个导管架平台结构的研究,验证了该方法可以有效地利用空间不完备模态信息进行有限元模型修正,修正后的模型具有良好的精度,且保持了良好的物理意义。