一种仿生波动鳍装置设计与实验研究

推进系统是自主水下航行器的重要组成部分,传统的螺旋桨推进器虽然推进效率高,但存在着低速状态下机动性不足、噪音以及水流扰动的问题,相比之下模仿鱼类的推进方式在推进效率与机动能力上具有极大优势。在模仿鱼类的推进方式中,仿生波动鳍推进方式具有高机动性与高稳定性的特点。影响仿生波动鳍推力大小的因素主要有幅值、频率及相位差等控制参数,此外还包括波动鳍自身结构的长度、材质等物理因素,探讨物理因素的影响对于指导仿生波动鳍的设计有着重要意义。本文通过对鳐鱼形态学的研究,设计了一套简化的仿生波动鳍推进装置,并设计了仿生波动鳍的实验平台以及软硬件系统,依托于此套系统重点研究了鳍条材质、鳍条间距、鳍面长宽比、鳍面安装的松紧程度等物理因素对于波动鳍推力的影响。研究结果揭示了物理因素对于波动鳍推力影响的规律,对于今后研制高性能的仿生波动鳍推进装置提供了理论与实践上的参考。     

相交圆柱摆式波能装置俘获效率数值分析

摆式波能装置具有结构简单和转化效率高等特点,本文应用AQWA 软件基于势流理论对相交圆柱摆式波能装置进行了数值模拟研究,分析了轴间距比、结构阻尼、净浮力比、水深、波浪特性及吃水深度等主要参数对相交圆柱摆式波能装置俘获效率的影响,并与直板摆式波能装置的俘获效率进行了对比。结果表明：同样条件下,相交圆柱摆式波能装置往往比直板摆式波能装置的俘获效率更高;在研究范围内,轴间距比越大俘获效率越高;潮汐导致的水深变化对底铰摆式波能装置的俘获效率具有明显的影响,在工程应用中应采取适当的措施进行处理。     

一种铰接摆式波浪能转换装置结构性能分析及优化

对一种海底铰接摆式波浪能转换装置进行了模型建立及控制优化。分析了装置的水动力特性,考虑黏性阻尼,研究了压载和负载阻尼的控制对装置的波能转换功率和效率的影响。指出对海底铰接摆式波能转换装置而言,由于多数周期附加转动惯量较装置本身的转动惯量大很多,因此压载控制对波能转换功率和效率的影响较小,而负载阻尼的控制则表现出较好的效果和可行性。     

摆式波浪发电装置一级转化效率模型试验研究

一级转换装置是一个波浪能发电装置中的关键技术,而如何提高能量转化效率,是一级转换过程研究的重点问题。为确定一级转换装置的能量转化效率与哪些因素有关,对摆式波浪能发电装置的摆板机构进行了模型试验研究,测试了摆板模型在多种波浪条件下的动力响应参数,确定了摆板的动力输出特性及其控制因素;测试了在极限波浪作用下,摆板模型装置的受力状况。通过试验,为摆式波浪能发电装置的设计提供了必要的参考依据。     

摆式波能转换装置水动力特性频域分析

基于势流理论,建立波浪与摆式波能转换装置作用的三维频域分析模型。应用数值模型对两种质量的摆式波能转换装置进行水动力分析,在考虑粘性阻尼作用的条件下,计算传动系统的最优扭阻系数。在最佳工况下,开展了波浪频率对摆板运动响应和俘获能量影响的系统研究,给出了波浪最佳频率范围、摆板振幅、能量俘获效率以及摆板表面的波动压强。     

浮力摆式波浪能发电装置运动学仿真分析

作为浮力摆式波浪能发电装置的能量俘获部分,浮力摆的工作状态直接关系到整个发电装置的发电效率。为提高浮力摆式波浪能发电装置在各种波浪条件下(尤其是小波浪)的能量收集能力,最大程度地实现能量转化,在浮力摆各尺寸和结构不变的条件下,着重研究了浮力摆安装海域海况(波高、波浪周期)和浮力摆运行参数(浮力摆入水深度、重心位置和输出油压)变化对浮力摆运动规律的影响。应用ADAMS/MATLAB的耦合仿真技术,分析各参数对浮力摆运动的影响趋势,为优化浮力摆结构,提高发电效率指明了方向。     

浮力摆式波浪能发电装置模型试验

设计了一种浮力摆式波浪能发电装置,并根据其原理在实验室中开展比例模型试验。介绍了该装置的设计原理、试验原理,试验设计以及数据处理与结果分析,并在实验室模拟波况下,绘制出了波浪能装置的转换效率曲线。试验显示,该波浪能发电装置具有性能稳定,能量转换效率较高,能适应小波浪发电等特点。     

山东省长岛县小钦岛摆式波力试验电站可行性研究通过评审

1989年8月22—23日国家海洋专业组—学科组办公室在天津海洋技术研究所召开了“小钦岛摆式波力实验电站可行性研究评审会”。参加会议的13个单位24位代表听取了各专题报告,观看了摆式波能转换器的水力模型试验的录相和液压发电的模拟装置的表演.会议认为:1.小钦岛大石棚作为北方海域的波能试验电站是可取的。2.摆式波力发电国外已有实例,我国作为开发波能的方式之一,可与振荡水柱式、波流式并列进行.3.液压传动系统已有成熟的技术,将其引用于波     

船体摆式波能转换装置外形优化

为提高波能转换装置的生存能力,提出了一种新型的船体摆式波能转换装置:将所有活动部件封装在船体中,避免海水腐蚀;装置漂浮在海上,依靠船体与内部摆的相对转动转换能量,减少海工结构成本,便于拖曳回港口维修;采用液压PTO将机械能转换成电能输出。使用Fluent软件搭建数值波浪水槽,分析抛物线、双曲线、椭圆三种外形装置的水动力特性,并进行外形优化,结果表明:三种外形的船体摆式波能转换装置在波浪中均能够产生垂荡、纵荡、纵摇运动的动力,发电原理可行;船体采用不对称结构能够对波浪起到截止作用,减小能量向后辐射,光滑曲线外形可以减小旋涡造成的能量损失;椭圆形船体能够获得更大的纵摇水力矩,捕能效果更好。     

底铰摆式波浪能转换装置实验研究

海洋波浪能的开发利用对解决当今社会环境压力、能源危机具有重要的现实意义。通过对一种底部铰接摆式波浪能转换装置的实验,研究装置不同能量转换阶段的效率特点。以电阻负载作为摆板波浪能转换的载体,代替常规动力负载阻尼进行能量吸收;以测量传动链条拉力和位移代替常规测量转轴扭矩和角度计算波浪能功率吸收,并给出由电阻负载换算为动力负载阻尼的公式。结果显示,以电阻为波浪能吸收的负载载体简单有效;摆式波浪能转换装置的一次转换效率较高,中间转换效率相对较低,因此总转换效率表现不是太高。     

仿生机器鱼外形设计及流场阻力数值分析

在机器鱼设计过程中,鱼体、尾鳍的外形设计十分重要。为了研究流体阻力更小、推进效率更高的全鱼外形,以金枪鱼、海豚和旗鱼为仿生对象,建立了 3 种不同的机器鱼模型,运用动网格技术定义了边界条件,并用数值方法分析了 3 种模型在流场中的速度、鱼体受力等水动力性能。结果表明：旗鱼模型游动性能最好,相比于金枪鱼与海豚模型,行进过程中受到的阻力更小,且通过斯特罗哈尔数比较旗鱼模型推进效率更高;另一方面,新月鳍仿生鱼游动速度最高,是八字鳍仿生鱼的 2.2 倍左右,旗鱼新月鳍机器鱼具有更好的游动性能。计算结果对减小机器鱼流体阻力,提高其推进效率提供了较好的参考价值。     

大西洋蓝鳍金枪鱼：强者？弱者？

参与国际海洋生物普查（Census of Marine Life）的海洋历史学家详细描述了1900—1950年北欧迅猛发展的渔业及其最终导致的结果——北欧周边海域蓝鳍金枪鱼种群数骤减。 遭到打击的不仅是北欧周边海域的蓝鳍金枪鱼,大西洋蓝鳍金枪鱼、太平洋蓝鳍金枪鱼、澳大利亚蓝鳍金枪鱼皆难逃厄运。 蓝鳍金枪鱼已经成为世界上最濒危的物种之一。     

浮力摆式波浪能发电装置结构设计与强度优化

波浪能作为一种蕴藏丰富、可再生的清洁能源,在世界上受到了广泛关注。文中提出了一种浮力摆式波浪能发电装置,简要介绍了该装置的工作原理以及基本组成,并对其关键技术进行了研究;建立了装置动力响应特性模型,结合站址海域波浪环境条件对装置进行了水动力特性分析,获取装置对波浪的响应状况,确定了关键设计参数;利用该参数对装置进行了结构设计,并对其关键受力部位进行强度计算与优化。结果表明,装置在规则波条件下具有较高的能量转换效率,同时满足其在极限波况下的强度要求。     

日本蓝鳍金枪鱼养殖现状

金枪鱼是一种名贵经济鱼类,素有“海中鸡肉”之称。日本是世界上金枪鱼生产及消费第一大国。所消费的金枪鱼主要有黄鳍金枪鱼、长鳍金枪鱼、大眼金枪鱼、蓝鳍金枪鱼、南蓝鳍金枪鱼。其中蓝鳍金枪鱼个体最大,体长可达3米,体重差不多500公斤。它的年生长率高,肉味鲜     

用模糊方法评价摆式波力电站的性能设计问题

本文通过对模糊方法,对模型试验的数据进行分析,提出并解决了摆式波力电站中设计因素的优先级问题,给出了摆式波力电站各主要设计因素的隶属度,提出了摆式波力电站的模糊评价方法,最后给出了模糊综合评价的两种途径。     

泵喷推进器在某水下航行器降噪方面的应用

通过对某采用对转螺旋桨作为推进方式的水下航行器噪声进行深入分析,了解和掌握了其噪声特点。 针对对转螺旋桨在降噪方面的不足,对采用泵喷推进器降噪进行分析研究,提出水下航行器各装置降噪改进设想。 在综合考虑了鳍舵以及附体对航行噪声的影响,以及原产品对航行性能的要求后,对泵喷推进器进行了初步方案设计,采用该泵喷推进器有望使噪声降低 4 ~ 5 dB。     

主动共振浮力摆式波浪能发电装置水动力性能研究

为实现海洋浮标持续稳定发电这一目标,本文提出了一种布放于浮标下的主动共振浮力摆式波浪能发电装置。该装置与海洋浮标相结合,调整其配重位置可实现多海况共振高效发电,为海洋浮标提供充足可靠的电力;发电装置主体除摆体外其他运动部件不与海水接触,可避免海水冲击和腐蚀,同时还可有效阻止水生物的附着;摆体工作时淹没在海水中,其吸收波...     

新型浮力摆式波浪能发电装置波-电动力学建模和时域特性分析

主动共振浮力摆式波浪能发电装置通过调节内部配重位置实现共振发电。本文以基于机械式动力输出系统（Power Take-off, PTO） 的主动共振浮力摆式波浪能发电装置为研究对象,构建波-电时域动力学模型并验证模型可行性, 该模型的非线性特征主要体现在正弦函数形式的静水回复力矩及止动力矩中。进一步, 研究自振周期同不规则波能量周期一致的共振状态下,不同负载形式及取值大小对装置时域响应曲线、时均功率和效率的影响。研究结果表明： 不同负载设置对俘获宽度比的影响大于PTO 传动效率。阻性负载值过大或过小均会削弱俘获宽度比, 使有功时均值和发电效率下降, 共振状态下, 负载的感性或容性成分会使发电机产生大量无功, 且无功有正有负, 感性或容性成分能有效削弱俘获宽度比、有功时均值和发电效率。     

AUV重力测量的运动加速度建模及平台优选

针对适合捷联式重力仪的AUV搭载平台的选型问题,基于国内AUV实际航行数据,分析了多推进器组合、推进器和浮力舱组合、推进器和鳍舵组合等3类AUV的定深航行运动特性;推导了AUV水下航行在3个坐标轴方向上对重力仪产生的运动加速度计算公式,得到运动加速度与AUV水下6个自由度运动要素的解析表达式;基于运动加速度分析,讨论了适用于水下移动重力测量的AUV平台和推进装置设计,进行了AUV搭载平台的优选,并给出了重力仪安装位置建议;选定的AUV实验平台实施移动重力测量验证试验重复线精度达到0.42mGal,验证了搭载平台优选的有效性。     

我国建成30kW摆式波力电站

国家“九五”科技攻关计划专题山东省即墨市大管岛30kw摆式波力电站研建专题于2000年7月在国家科技部、中国科学院和国家海洋局的主持下,经过技术专家组评审,圆满通过了验收。这是我国建成的第一个摆式波力电站。