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。     

地壳升降对渤、黄、东海潮波系统的影响

利用海平面变化预测模型,预测了渤黄东海未来海平面的上升值。该模型考虑了温室效应和地壳升降。根据潮波运动基本方程和海平面上升的预测值,数值模拟了渤黄东海潮波系统的变化。结果显示,半日分潮(M2,S2)的振幅变化ΔH(或位相变化Δg)有相似的正负分布模式,全日分潮(K1,Q1)的也是如此。考虑和不考虑地壳升降情况下得到的正负分布模式,在黄海存在着较明显的差别,那是由于在黄海存在一个范围很广的海平面变化年速率为负的区域所致。在我国沿岸主要站点,考虑地壳升降情况下获得的主要分潮振幅与不考虑的相比,其中M2分潮的差别最大,其差值范围为-1.8～3.3 cm。在主要站点,利用考虑地壳升降情况下获得的调和常数计算所得的海图深度基准面、最高和最低天文潮位,与利用原调和常数计算所得的相比,海图深度基准面的变化范围为-12.4～14.6 cm,最高天文潮位的变化范围为-11.7～13.0 cm,最低天文潮位的变化范围为-11.9～10.5 cm。     

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     

基于主客观权重集成法的OWC装置波能转换效率评价

OWC装置的结构形式繁多,共振周期也各不相同,全面合理地评价OWC装置的工作性能具有重要的现实意义。为优化OWC装置的工程选型,文章基于主客观权重集成法,分别采用层次分析法和熵值法计算峰值波能转换效率、一级衰减和二级衰减3个指标的主观权值和客观权值,并通过优化模型进行组合,从而确定综合权值;利用3个指标的综合权值,对4种不同结构的OWC装置的平均波能转换效率进行评分,并对评分结果进行验证和分析。研究结果表明:在所选的4种装置结构中,圆截面U-OWC的评分最高,即具有最高的平均波能转换效率;与传统OWC结构相比,U-OWC结构的平均波能转换效率较高,在实际工程中有更好的表现,在满足条件时宜优先采用。     

海平面上升导致渤、黄、东海潮波变化的数值研究Ⅰ——现有的渤、黄、东海潮波的数值模拟

采用球面潮波运动基本方程,利用开边界强迫水位条件和考虑天体引潮力,对渤、黄、东海现有的潮波进行数值模拟。模拟包括19个理论系数最大的分潮波,其中半日潮波10个,全日潮波9个,对如此多数目的分潮波进行模拟是第一次尝试。模拟结果与实测资料作了比较。根据模拟获得的调和常数绘制了同潮图,并对潮波运动进行了讨论和分析。     

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。     

海平面上升导致渤、黄、东海潮波变化的数值研究Ⅱ——海平面上升后渤、黄、东海潮波的数值模拟

采用球面潮波运动基本方程,利用开边界强迫水位条件和考虑天体引潮力,对海平面上升后渤、黄、东海的潮波运动进行了数值模拟。根据权威性的IPCC报告和论文,选取了模拟过程所需的海平面上升量。模拟包括19个理论系数最大的分潮波。根据模拟结果绘制了分潮同潮图,并与现有分潮的同潮图进行了比较和分析。可以看出:海平面上升后的分潮同位相线相对于现有的分潮同位相线沿逆时针方向发生偏转,海平面上升后的分潮无潮点的位置相对于现有分潮无潮点的位置发生偏移,海平面上升后的分潮振幅与现有分潮振幅之差有一定的分布模式。从利用模拟结果推算的主要潮位极值可以看出:海平面上升1 m后,有些地方的天文最高潮位升高量可达12~16 cm,海图深度基准面降低量可达10~12 cm。     

铰接柱式波能转换装置的水动力分析

铰接柱式波能转换装置是一种新型的波能转换装置,本文为该装置提出了一个合理而又便于计算的水动力学模型,并采用三维源分布法对该装置进行了水动力分析,通过与该装置的模型试验结果的比较,显示出所得的计算结果是令人满意的。     

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。     

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。     

双浮子点吸收式波能转换装置参数研究

点吸收式波能转换装置是具有较好应用前景的一种波浪能开发利用装置,其参数设计直接影响到波浪能开发利用的可行性与有效性.作者针对青岛斋堂岛目标海域海况,通过数值模拟首先应用单因素敏感性分析法分析了双浮子点吸收式波能转换装置的结构尺寸、锚固形式、波流夹角、PTO阻尼、PTO刚度等参数对装置俘能功率的独立影响规律.之后考虑多参...     

波能转换装置气室在波浪中的性能试验研究

本文介绍了在侧向开口固定式气动型波能转换装置气室的开口处,加装“引浪板”;由“引浪板”、箱体侧板和底板延伸而形成的“引浪通道”后,使装置的能量转换效率有了较大的提高。通过装置在规则波中的试验,就有关“引浪板”倾角、气室高度、开口尺度、潮差和气室截面形状等方面,对装置转换效率的影响,进行了试验比较。通过装置在不规则波中的试验,提出了不规则波试验结果的处理方法,以及在不规则波工况下,设计参数的选取方法。     

振荡水柱式波能转换系统气室压强理论研究

振荡水柱式波能发电系统中波能转换主要结构气室能将入射波能转换为往复振荡的空气动能从而实现能量一次转换,该过程的气室压强研究对发电系统设计具有重要意义。因此针对"引浪板"和"引浪通道"的三维侧向开口固定式振荡水柱波能转换系统,采用三维Green函数法建立了气室内水气动力学性能的压缩空气压强理论计算模型。计算时为了满足压强与速度连续条件,响应脉动源与扰动脉动源两者在交界面上需要相互匹配;同时为了能够精确快速地求解三维Green函数,采用了多维切比雪夫(Chebyshev)多项式和渐近展开式快速近似计算方法。计算结果表明所用方法简单可靠,同时计算结果可应用于振荡水柱波能发电系统性能预测及相关问题研究。     

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,     

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。     

渤、黄海天文潮—风暴潮相互作用及其对极值水位的贡献

基于Delft3D模型建立了中国渤、黄海风暴潮数值模型,选取1979—2020年影响该海域的93场风暴过程（包括台风、寒潮和温带气旋）,模拟了所产生的风暴增水和风暴潮总水位。采用泊松—皮尔逊复合极值分布理论,推算了渤、黄海对应不同重现期的极值水位;通过数值试验,对天文潮—风暴潮非线性相互作用对极值水位的贡献进行了量化分析。研究结果表明,渤海的莱州湾、渤海湾,以及黄海的江华湾、西朝鲜湾风暴增水最大,其中江华湾北侧和渤海湾西南侧的百年一遇风暴增水可达4 m;天文潮—风暴潮非线性相互作用在潮差较大、水深较浅的河口、湾顶区域更为显著,与耦合模型结果相比,非线性作用使极值水位值偏小,天文潮、风暴潮增水的线性叠加可显著高估极值水位,高估的幅值可达0.5~0.8 m。考虑重现期极值水位是海岸灾害防护工程的关键设计参数之一,对海岸构筑物的安全和建造成本影响极大,应重视天文潮—风暴潮非线性相互作用对重现期水位的影响。     

渤、黄海夏季低温带及其形成机制初析

本文利用卫片资料分析渤、黄海夏季表层低温带的分布特征,初步提出鲁南低温中心的移动规律和低温带的形成机制.提出潮混合、风混合和海底坡度是形成低温带的基本原因.低温带的强度则主要决定于大陆增温、跃层强度、上混合层深度、海底坡度、潮混合强度和冷水补充.     

非对称垂荡式振荡水柱波能转换装置的水动力性能

为提升波能转换装置的经济竞争力,针对非对称垂荡式振荡水柱（OWC）波能转换装置,基于势流理论和匹配特征函数展开法,通过引入盖根堡多项式近似表征结构尖角附近的流场奇异性行为,深入研究后墙吃水深度（非对称）、墙体厚度和线性弹簧系数对垂荡式OWC装置的波能转换效率、透射系数、气室内平均液面高程等水动力参数的影响规律。研究结果显示,后墙吃水深度及墙体厚度的增加会提升装置在长波区域的高效转换能力,并且显著提高结构物整体阻波防浪性能;线性弹簧的出现,能调节水柱振荡和结构垂荡运动响应之间的相位差,从而有效拓宽垂荡式OWC装置的高效频率带。     

上海市开发潮汐能、潮流能和风能的前景

上海目前消耗的能源全部来自煤、石油和天然气，环境污染一直困扰着上海。由于大量使用煤炭、石油、天然气等化石能源，带来两大问题：化石物质在燃烧过程中，排放了大量有害有毒物质，严重地污染了环境；地球上这些资源的储存量是有限的，专家们指出，如继续大量使用石油，按现有储量，则五六十年后石油资源将枯竭，已探明可开采的天然气约可维持六七十年，储量丰富的煤，预计也只有三百年左右的开采寿命。１面对能源与环境的双重挑战，研究开发利用清洁和可再生的新能源已在世界发达国家兴起。新能源主要包括太阳能、风能、生物质能、…     

渤、黄海假潮的气象学成因

对渤、黄海14个主要海湾的原始验潮记录进行了分析，从中筛选出水位变化幅度大于或等于50cm的54个假潮个例，着重分析了伴随假潮过程的天气形势，把可能引发假潮的天气形势归纳为4种基本类型。分析结果显示：绝大多数（92％）引发假潮的天气个例都与锋面活动有关；所有个例中低层大气基本上都是弱静力稳定，且都具有较强的垂直风速切变。根据观测事实和稳定度理论分析认为，低层大气的弱静力稳定层结构以及由垂直风速切变引起的剪切不稳定性，是假潮气象学成因的一种必要条件和物理机制。