气动型波能转换装置气室输出气流功率的计算

不同波况下气室输出气流功率是气动型波能转换装置的关键数据。本文对目前采用的不考虑空气压缩性的平均速度法和考虑空气压缩性的们努利方程瞬时速度法进行了分析,提出了一种根据气室内水位算出重量流量而后求出气室输出气流功率的新方法——重量流量法。指出平均速度法只能用于粗略的定性分析,不能用来作实际计算;瞬时速度法特别适用于有阀式气室不带涡轮或带纯冲动涡轮时气室性能的计算;重量流量法特别适宜用来计算无阀式气室的性能而不管是否带涡轮。     

气动型波能发电装置随潮位变化可调吃水的自动控制系统的研究

在潮差大的海区,为了最大限度利用空气动能,获得最高转换效率,波能发电装置应适应潮位变化,使装置始终保持最佳吃水状态。本文介绍一种波能发电装置随潮位变化而自动升降的控制方法,这种方法的特点是在汹涛海面上简便地建立了静水面,以便进行压力控制,经试验研究,只要采用两根直径不同的、上粗下细对接起来的圆管,当其截面积比在256:1以上时,内波高即可衰减到外波高的2.6%以下(相对系统设计波况及吃水情况下),可以满足一般海洋工程的精度要求.本方法对其它有关领域也可引以借鉴。     

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。     

涡激振动潮流能转换装置获能实验研究

涡激振动潮流能转换装置是适用于低流速、浅水地区的海洋潮流能资源开发的一种新型装置。本文对涡激振动装置的工作机理进行研究,利用涡激振动流体力分解模型,建立了涡激振动方程和预测模型并对预测模型进行了验证。建立涡激振动的数学耦合模型,结合理论分析和预测模型设计了模型实验样机,进行水槽实验,测试流速、弹性系数等参数对涡激振动响应的影响,实验数据验证了数学耦合模型的合理性。     

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...     

固定U形管波能转换装置的试验研究

一、引言振荡水柱式(或气动式)波能转换器的原理非常简单,它是利用一个顶部开有一小孔的无底容器,当容器内水面由于波浪运动而上下振荡时,使气室内的空气从小孔流出,驱动一空气透平机带动发电机发电。     

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。     

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。     

基于静水池模型试验的金枪鱼围网沉降性能研究

基于重力相似准则,通过静水池模型试验研究下纲重量、放网速度和网衣材料对围网下纲沉降性能的影响。研究得出以下结论:(1)金枪鱼围网网翼后部下纲沉降速度最快,其次为网翼中部和取渔部;(2)下纲重量和放网速度与下纲沉降速度呈显著的正相关关系(P0.01);(3)同等条件下,涤纶(PES)模型网下纲沉降性能显著优于聚酰胺纤维(PA)模型网,可能与涤纶材料密度较大有关;(4)放网速度1.5m/s和下纲重量47.5g/m条件下,PA材料模型网的网翼中部下纲沉降速度变化规律为先短暂上升,尔后呈快-慢-快趋势下降,平均沉降速度为0.12m/s。     

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。     

深水钻井液研究与评价模拟实验装置

分析了我国深水钻井的现状和未来发展趋势,调研分析了深水钻井所面临的困难和深水钻井液必须具备的基本性能。在理论推导并结合实践的基础上,研制了深水低温钻井液基本性能模拟实验装置、深水钻井液水合物生成与抑制评价实验装置以及深水钻井液循环与井壁稳定模拟实验装置等,并对模拟装置的实验可行性和平行性进行了验证。实验结果表明,新研制模拟实验装置控制精度较高、实验平行性较好,能够满足深水钻井液性能测定与评价的基本要求,为我国深水钻井液技术研究奠定了一定的室内实验研究基础。     

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。     

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。     

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。     

潮流能转换装置串列双圆柱下游圆柱流致振动数值模拟

针对双振子流致振动潮流能转换装置,基于ADINA软件对上游圆柱固定、下游圆柱横向振动的串列双圆柱流致振动,在不同工况下进行了数值模拟,并与文献和试验结果进行了对比分析,验证了该模拟方法的正确性并分析了不同因素(间距L=1.5 D~8.0 D、流速v=0.4~0.75m/s及相应流速v下的雷诺数Re=2.88×10~4~5.76×10~4)对下游圆柱流致振动的影响。结果表明,圆柱间距影响双振子尾流模式和下游振子振动形式;间距L=5 D~7 D范围内下游振子达到最大振幅,比单圆柱涡激振动增大50%。     

集成于方箱防波堤的双气室振荡水柱波能装置转换效率研究

为实现建造、运行和维护等方面的资源共享,将振荡水柱(oscillating water column,简称OWC)波能转换装置与现有海工结构集成耦合,已成为目前海洋波浪能转换利用的热点问题。以集成于方箱防波堤的双气室OWC装置为研究对象,借助开源代码平台OpenFOAM和造/消波工具箱waves2Foam,采用流体体积法(VOF)捕捉自由面和6自由度(6DOF)动网格求解器模拟垂荡运动响应,对在不同规则波作用下,中墙相对宽度、中墙相对吃水对装置波能转换效率及水动力特性的影响进行数值研究。结果表明,较大的中墙相对宽度能够增强装置的波能转换效率(ξ_total(max)=73%)、降低结构物的相对垂荡位移并对装置前后气室内水柱的振荡幅度与压强变化产生影响;增加中墙相对吃水能显著提高气室在中高频波段波能提取效率(ξ_total(max)=78%),并显著拓宽气室的高效频率带宽(0.9≤ω²h/g≤2.2)。     

波力液压转换装置试验研究

本装置由一个沉箱或类似具有开口空腔的海岸支撑物组成。当来波进入空室时,经后墙反射转换为驻波。一个摆悬吊在水室中,由驻波驱使振摆。一个双活塞油缸与摆连接,以摆驱动活塞产生油压,经过整流阀和换向阀,油缸把油输送到油马达。油马达带动一个常规的发电机。在试验室液压装置中,油马达输出功率的能量转换最大效率在56％以上,发电机输出功率的能量转换最大效率在45％以上。     

浮子式波浪能转换装置研究概述

文章介绍了几种浮子式波浪能转换装置及其工作原理,总结国内外学者对其中几种装置的优化研究,并对浮子式波浪能转换装置的发展前景进行了分析。     

浓差能的本质及浓差能理论转换效率

浓差能是一种新能源。本文报道了浓差能的本质及其理论转换效率。作者认为,浓差能与机械能本质是相同的,任何理想机器最大输出功率处的浓差能转换率都不会超过66.67%。     

海洋潮流能发电装置综述

介绍了国内外潮流能发电装置发展情况,从装置类型、工作原理和实际应用等方面进行了概括和综述,对比了不同类型潮流能发电装置的能量转换装置结构和载体形式的技术特点,评述了当前潮流能开发中存在的主要问题及未来的发展趋势,指出了当前国内潮流能发电装置的研究与国外仍有一定差距,缺少规模化,商业化。