波能的利用

一、概况随着石油价格的上涨,矿物燃料的缺乏,提取自然界中的再生能源——波能,日益受到沿海各国的高度重视.科学家们为寻求波能转变为电能的一些有效方法,业已付出了巨大的劳动.英国专利的一项研究表明,已发表的各种提取波能的装置有几百种.近几年,许多国家仍在不断地提出新方案,设计出新的波能转换装置.在一些先进国家,     

英国波能利用研究概况

英国波能利用历史悠久,已提出波力发电装置专利三百五十多个,其技术居世界前列。本文概述了波能利用的历史、介绍了七十年代以来英国几种主要的波力发电装置,指出存在的问题及今后发展前景。     

一种新的波能利用方法

瑞典最近公布了一个向十六个国家申请专利的波能发电新方法。发明人采用在外表面装有纵向叶片的长圆柱体作为换能器。其断面很像一个老式的水磨轮。叶片又用交叉安装的平板将其分成许多分格。换能器像船一样锚泊在海面上,其轴线大致与波峰成直角。当波浪经过换能器两边时,就使其旋转,当波     

日本将举办首次波能利用技术讨论会

为了进一步发展波能利用技术,日本预计于1984年11月27日～28日在日本建筑会馆大厅举办第一次波能利用技术讨论会。会议将由日本海洋技术中心主持,日本科学技术厅提供资助。协助单位主要有日本电气学会、日本学会、机械学会、建筑学会、造船学会和海洋产业研究会等。目前,日本海洋技术中心已经通过《海洋产业、研究资料》杂志向国内外发出了征集论文     

海岸植物带对孤立波的波能耗散研究

为揭示近岸植物对孤立波的消减机制,利用物理模型实验探究了不同水深、入射波高和植物密度下植物模型与孤立波的相互作用机理。研究结果表明:树根、树冠和整株植物模型波能耗散系数范围分别为0.003～0.036,0.010～0.110和0.020～0.130;植物树根和树冠具有不同的消减孤立波机制,其中树冠对孤立波的消减起主要作用;波能耗散系数随相对波高增大而增大;植物模型的波能耗散系数小于其各组分波能耗散系数的线性叠加;当植物消波时,植物各组分之间存在反协同效应,且反协同效应随相对波高的增大而增强;波能耗散系数随雷诺数的增大而增大,当根部或冠部分布密度较小时,耗散系数与雷诺数的敏感度更高。研究结果可为沿海地区人工防浪林的设计提供一定参考。     

我国沿海波能资源的估算

本文从宏观上对我国沿岸海区波浪能资源蕴藏量进行估算,为进一步开发,利用海洋波能提供初步信息。文中应用1978～1982年国家海洋局沿岸台站资料算得各海区波能分布特性、季节变化。结果表明,渤海沿岸波能密度平均为0.869kw/m,总能量为1.20×10~6kw;黄海沿岸平均为0.969kw/m,总能量为1.58×10~6kw;南海为0.948kw/m,总能量为2.0×10~6kw;以东海藏量最富,平均为7.31kw/m,总能量为7.1×10~6kw。各海区波能量均有明显的季节变化。     

利用波能平衡方程研究波浪折射——绕射的数学模型及数值模拟

波能平衡方程是研究风浪要素及波能传播问题的很有效的方法，计算较为简单，在海洋学及海岸动力学中得到广泛的应用。本文采用考虑波能侧向传递机制和耗损制约的波能平衡方程组作为研究波浪折射——绕射变形的控制方程。对数学模型用差分法进行了数值模拟，并用两个例题进行了验证     

烟台市海洋能利用探讨

海洋能发电是解决海洋开发应用的重要途径,对海岛、边远地区的开发、发展都有重要意义。烟台属沿海城市,海岸线长,海岛众多,如能充分利用该海域所蕴藏的海洋能,将为烟台的经济腾飞起巨大的促进作用。从海洋学角度分析,烟台南海岸的海阳县、莱阳市沿岸海域平均潮差等于或大于2.0米,可以建立潮汐发电站;而北海岸的屺(山母)岛、长岛、芝罘岛等海     

动力输出系统(PTO)对集成波能转换装置式防波堤消波性能及波能捕获率影响研究

针对波浪能转换装置(WEC)研究重点主要集中在能量捕获效率方面,而忽略其附带的消波功能的问题。基于Open FOAM程序,建立垂荡浮子式波浪能发电装置与桩式约束的浮式防波堤的集成系统(OBC-FB)。主要研究WEC中的重要组件动力输出系统(PTO)对集成系统波能捕获效率及消波性能的影响。分析流体黏性影响下线性PTO系统的最优PTO阻尼特性。开发非线性电磁阻尼模型与线性PTO系统性能进行比较。结果显示,考虑黏性影响下线性的最优PTO阻尼系数略大于无黏的理论值;适当增大PTO阻尼系数可以获得更大的波能捕获宽度比(CWR),从而可以保证装置单位特征尺寸的波能转换效率更高,同时可以在更宽波况范围保证消波性能;相较于线性PTO阻尼系统,非线性电磁PTO阻尼系统可以更好地兼顾波能捕获效率和消波性能。因此,在OBC-FB集成系统的优化设计中,PTO阻尼系统是一个重要的优化参数。     

波能测试区波浪运动数学模型研究

为研究位于大万山岛南部的波能测试区新增发电机组对该水域波浪场产生的水动力作用,将自主建立的二维Boussinesq波浪模型应用于该测试区,模拟了不同波浪要素下装置布设前线性波的运动传播,装置布设后无锚固时其在波浪中的自由运动、有锚固时其对波浪场的影响。结果表明,装置布设前的波浪传播,低潮位时波峰线相较高潮位时更为明显,且受陆域影响更大;装置无锚固时的自由运动,低潮位时其运动速度、旋转角速度均小于高潮位时;装置有锚固时,其对波浪场的影响主要集中在背波面,会形成一道顺波向的"扇形"衰减区,其影响程度随波高、波周期的增大而减小。因此,根据研究结果所得到的相对波高衰减范围,可对后期2,3号发电装置的规划与布设提供科学依据,即尽量避开由1号装置引起的波高衰减区,以免造成波能利用率的降低。     

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。     

海岸波浪多次破碎波能耗散模型

在坡度很缓(接近或小于1∶100)的海岸,波浪在向海岸传播的过程中,可能经历多次破碎,而在两次波浪破碎之间将伴随着波浪恢复(波浪恢复到不破碎状态)。在现有海岸波高计算模型中,波浪破碎是通过波能耗散来模拟的,但所采用的波能耗散模型都不能自动考虑波浪出现多次破碎的过程,特别精确模拟这一过程中出现的波浪恢复。本文提出了解决这一问题的新的波能耗散模型,模型的建立是通过在Dally模型中重新建立稳定波能、饱和波高水深比和波能耗散系数,并引入了波浪恢复的判断条件实现的。该模型的波能耗散在波浪恢复区的值很小故能描述波浪恢复区的波浪运动。与实验结果的对比表明,新模型可以适合缓坡情况波浪多次破碎的波高模拟,而且对不同坡度的平坡和沙坝海岸(1∶100～1∶10)的破碎波模拟都可以给出与实验结果符合的结果,并且可以自动识别多次波浪破碎的存在和波浪恢复的发生。     

采用波能法计算沙质海岸输沙率

本文介绍了采用波能法计算沙质海岸输沙率。通过实例计算,对各种方法进行了评价,并把计算结果与实测地形进行比较,从而找出计算输沙率的最佳公式。并且对规范法和美国SPM法编制了计算程序,对某港附近岸滩输沙进行了计算,其结果与地质地貌调查研究的结论相符,因而已被工程实践所采用。     

基于AquaBuOY波能转换器的技术特性研究

文章描述了IPS浮标和瑞典软管泵技术结合的AquaBuOY点吸式波能转换器结构的设计理念和性能模拟,计算了用于准确地预报近海发电厂性能参数和经济学的AquaBuOY临界特性,并略述了马考湾(Makah Bay)近海示范发电厂的经验和数据结果.     

双击水轮内流道波能捕获装置研究

高效率波能发电系统的研究能够解决我国海岛的能源短缺问题。针对我国海浪谱主频带的频率较高,且能量显著集中在某一频带内的特点,选取基于双击转子的波能捕获系统,结合内流道的设计,水体的固有频率能够随着入射波频率的变化而变化,从而吸收海浪谱主频带内的波能。系统具有以海水为工作介质,发电环节选取直驱式旋转发电机,漂浮式安装的特色。其研究内容为:基于波能捕获装置的宽频带设计理论,设计和优化流道,确定内流道的型面,保证波浪激励能够充分转化为流道内水体的振荡。研究的波能发电系统具有工作带宽大、能够适应中国沿海的波能状况。可以提高系统运行的效率,为波能发电系统相关领域的理论研究和实际应用奠定基础。发电装置进行了实海况试验。     

渤、黄海波能的估算及其对波能转换前景的评价

一、前言海洋表面的波动是极其复杂的.从Munk提出的海洋波能谱中(图1)容易看出,在大洋表面的各种波动中,就其相对能量来说,周期界于1-30秒的波动所含的能量最大.海面上这一周期范围的波动叫海浪,它包括风浪和涌浪;因起源于风的作用,恢复力为重力,所以也叫风生重力波.本文所指的波能即为海浪能.     

非线性铰接浮体波能转换器的动力学特性研究

针对传统铰接浮体波能转换器捕获效率低、频带窄的瓶颈,提出一种新型高效波能捕获仿生非线性连接结构。该连接结构具有转动负刚度效应,可起到被动相位控制作用,提高系统的波能捕获效率。首先,基于海蛇脊柱骨结构的柔性约束机理,设计了一种高效波浪能捕获仿生连接结构,该结构由球窝结构、球头、翅状突出物和类肌肉柔性结构组成;其次,基于线性波浪理论和Cummins 方程,建立两模块非线性波能转换器的动力学模型,并采用谐波平衡法解析求解非线性控制方程;最后,开展了数值模拟研究,分析了规则波激励下该新型波能转换器的波能转换特性。结果表明：通过引入新型高效仿生连接结构,可有效降低系统的等效固有频率;当连接器的负刚度结构调整到合适参数时,系统的弹性力可以在纵摇相平面上形成一个椭圆势阱,其椭圆势阱的长轴接近铰接浮体系统相对纵摇运动的模态方向,由此驱动两个模块的相对纵摇运动趋于反相,起到被动相位控制的作用。     

浮体形状对波能转换浮标性能的影响

一、引言自1965年日本益田善雄研制成功波力发电灯浮标以来,全世界已有一千多台投入使用.上海航道局为“HF2.4～D 电浮标”配置而研制的波力发电装置已于1982年8月通过鉴定,投入小批量生产。为了探索浮标水下浮体形状对波能吸收性能的影响,我们在2.4米直径浮标原有尺寸基