波浪发电装置浮筒的水动力特性及参数研究

针对我国波浪发电的发展现状,介绍了“海蛇”波浪发电装置的发电原理,并应用OrcaFlex 软件建立了装置的水动力数值模型,研究了“海蛇”装置浮筒的水动力特性.根据“海蛇”装置的结构特点,通过对活塞运动的时程曲线进行傅里叶变换,给出此装置一级转化总势能计算的简易方法.另外,通过改变浮筒的直径和长度,以装置的效率/体积比作为衡量系统经济性的指标,研究浮筒几何参数对装置一级能量转化效率的影响.结果表明,装置一级能量转化效率随浮筒长度和直径增加而变大,进一步分析表明,适当增加浮筒长度比增大直径更具经济效益.装置的效率/体积比随着浮筒直径增加存在先增加后减少的拐点,这可以为“海蛇”的初始设计提供一定的理论依据.     

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。     

大万山波浪能试验场泊位间水动力影响分析

当前我国近海海域属稀缺资源,波浪能试验场建设须通过合理布局各测试泊位,在保证试验场各泊位可同时正常开展测试工作的前提下,尽量减小用海面积。拉近试验泊位距离,是减小用海面积的直接手段,但在此过程中,必须保证在试验场场址海域水动力环境下,泊位接入测试波浪能装置后,其之间的水动力影响在可接受的范围内。以大万山波浪能试验场泊位设计为例,介绍一种有效的泊位间水动力影响分析方法。方法采用自主开发的二维Boussinesq波浪模型,开展水动力影响分析工作,同时引入相对波高比概念,对泊位接入装置后影响距离和影响面积进行了定量的分析。文中研究得出的分析方法,可用于判定泊位布局设计的合理性。     

Experimental Study on Hydrodynamic Characteristics of Vertical-Axis Floating Tidal Current Energy Power Generation Device

To study the characteristics of attenuation, hydrostatic towage and wave response of the vertical-axis floating tidal current energy power generation device (VAFTCEPGD), a prototype is designed and experiment is carried out in the towing tank. Free decay is conducted to obtain attenuation characteristics of the VAFTCEPGD, and characteristics of mooring forces and motion response, floating condition, especially the lateral displacement of the VAFTCEPGD are obtained from the towing in still water. Tension response of the #1 mooring line and vibration characteristics of the VAFTCEPGD in regular waves as well as in level 4 irregular wave sea state with the current velocity of 0.6 m/s. The results can be reference for theoretical study and engineering applications related to VAFTCEPGD.     

基于FLUENT的波浪溢流水动力数值模拟

波浪溢流现象使得海堤受到了越浪和溢流的联合作用,复杂的水动力过程会引起海堤后坡产生严重的侵蚀破坏。基于FLUENT软件建立了二维数值波浪溢流水槽模型,该模型运用UDF速度边界造波法分析在不同超高条件下海堤后坡流量和水流厚度的水力学特性。结果表明数值模拟结果与前人物理模型试验结果吻合,该模型可以真实地模拟出海堤波浪溢流现象。在此基础上进一步研究了波浪溢流中越浪和溢流在不同相对超高条件下的主导性作用,而后建立了十分准确的波浪溢流海堤后坡稳定水流厚度计算公式。     

新型网箱浮架系统水动力分析及系泊方式研究

设计了一种新型网箱浮架系统,利用SESAM对其进行了频域水动力分析以及考虑不规则波浪、风、流载荷和系泊共同作用的时域耦合分析,并与传统双浮管网箱浮架系统进行了分析对比,得到方形网箱与圆形网箱的水动力特性的差异以及各自的优缺点,对实际中网箱的开发设计有一定的借鉴意义;通过计算,证明新型网箱浮架系统在工作海况能正常工作,在极端海况下也能满足安全性的要求;最后对4种常见系泊方式进行了时域耦合分析,得到了四种系泊方式的系泊特性,对实际工程中系泊方式的选择有一定的参考意义。     

基于半数值方法的限弯器剪弯刚度分析

柔性管缆限弯器存在接触非线性导致剪弯刚度分析困难。为此先基于悬臂梁方程建立剪弯刚度理论模型;然后构建考虑接触边界的锁合结构数值模型,得到其扭转刚度曲线;最后结合理论分析和数值计算求得考虑接触非线性的限弯器剪弯刚度曲线,并同传统的整体数值方法相比较,验证该半数值分析方法的有效性。对比发现基于半数值方法的限弯器剪弯计算效率远高于传统数值方法,其结果误差也满足工程需求;并且限弯器锁合结构处受接触边界影响有明显的非线性;限弯器子梁这一短梁结构基于Timoshenko梁理论计算的结果精度更高也更保守。相较于传统数值方法,该半数值方法用方程直接表达部分参数与剪弯刚度关系,并可以高效地分析限弯器剪弯刚度,使设计工作更加高效。     

不同特性阻抗参数对深海走航投弃式剖面仪传输信道影响的分析

深海走航投弃式剖面仪由于信道的时变特性,严重影响信号传输的准确性,成为深海走航投弃式剖面仪进一步发展的难题。针对该类信道进行了深入分析,首先提出了信道模型的建立方法,建立了准确的信道模型传递函数,并在此基础上,讨论了在3 000 m长传输线下,不同特性阻抗参数对信号传输性能的影响。通过分析可知:(1)在负载端使用大电阻可以极大地降低水上线轴电感量变化对信号的影响,最佳电阻取值为10 MΩ;(2)通过提高水下线轴电感量的方法可以提高信道相位延时的稳定性,从而提高DPSK信号解调的准确性;(3)为了让负载端获得稳定的幅值增益,要减小分布电容的数值,在信道中加入容性元件会降低信号幅值的稳定性,降低信号的传输质量。通过本文的分析,可以进一步明确对该特殊信道阻抗匹配方法,优化信道硬件电路模型,加快走航投弃式剖面仪向深海进军的步伐。