离岸式振荡水柱波能装置的理论及数值研究

基于势流理论, 利用匹配特征函数展开法,求解微幅波与离岸式振荡水柱（OWC）波能转换装置相互作用的边界值问题. 借助FLUENT软件及其用户自定义函数（UDF）,建立二维完全非线性波-OWC装置数值模型. 从理论和数值上分析OWC装置吃水深度、气室宽度以及墙体厚度对波能转换效率的影响,解析解和数值结果吻合较好.依靠数值模型,模拟波高变化对OWC装置工作效率的影响. 研究表明：OWC装置吃水深度的增加会导致高效频率带宽变窄,峰值向低频区移动;墙体厚度的增加会导致高频区波能转换效率下降,但对低频区影响较小;气室宽度的增大会导致高效频率带宽变宽,峰值向低频区移动;波高的增大会导致波能转换效率下降,在共振频率附近尤为明显.     

浮式风机平台与波能装置混合系统的性能分析

为了研究波能装置与浮式风机平台混合系统在某一典型海况下的最优组合形式及最优功率的大小,本文依据线性势流理论,采用高阶边界元方法建立了多波浪能装置与浮式风机平台垂荡运动频域数值模型。研究动力输出装置的阻尼最优的情况下,不同尺寸和布局的波能装置对混合系统的最优功率和浮式风机平台受力的影响。结果表明:与浮式风机平台相结合的波能装置的直径吃水比越大,混合系统的最优发电功率越高,浮式风机平台受到的垂向受力增加,最大水平力和纵摇力矩越小;波能装置的存在会减小浮式风机平台受到的纵摇力矩,这种混合系统具有广阔的应用前景。     

岸式振荡水柱波能转换装置的数值模拟

针对岸式振荡水柱波能转换装置(OWC)的能量转换效率问题,采用基于域内源造波技术的时域高阶边界元方法(HOBEM),同时在气室内引入压强模型耦合气液相互作用,建立了自由水面满足完全非线性边界条件的二维时域数值波浪水槽模型。通过数值计算研究了岸式振荡水柱波能转换装置的前墙入水深度、前墙厚度、气室宽度及入射波要素对气室内波能转换效率的影响。结果表明:岸式振荡水柱波能转换装置存在一个明显的共振区间,前墙入水深度、厚度与气室宽度的减小均会导致共振频率的增大;前墙尺寸的变化对低频区能量转换效率的影响很小,而气室宽度的变化会影响整个工作频率区间的能量转换效率。     

复杂形状波力直线发电装置的优化

针对漂浮式波浪能转换装置的能量转换特性问题,以漂浮双浮体直线发电波浪能装置为研究对象,基于线性波理论和粘性阻尼理论,建立了复杂形状波能装置的双自由度受迫振动方程,推导了最佳弹簧和最佳阻尼下波能装置的最佳吸收功率函数表达式和相对位移幅值表达式;基于边界元方法的Hydro Star软件计算了复杂形状波能装置水动力学系数和波浪激励力。数值计算表明:在满足装置吸收最大功率的条件下,最佳弹簧系数在一定波况下出现了负值;在无弹簧的最佳阻尼条件下,装置的相对位移幅值小于波幅,波浪能功率和俘获宽度比在给定入射波周期范围内出现峰值。     

欠驱动自适应式捕获装置设计

空间捕获作业是在轨服务的重要组成部分,采用全驱动关节式机械臂进行空间捕获存在结构复杂、质量大等问题。本文针对空间捕获作业的设计要求,提出一种具有折展和抓取功能的欠驱动自适应式空间捕获装置。该装置采用行星传动实现1个驱动源驱动2个关节的转动,该装置包括三个3自由度的欠驱动机械手指,采用4个电机驱动9个关节运动,且对被捕获对象具有自适应能力。介绍了捕获手抓的设计方案、工作原理,建立捕获装置单指的坐标系,对捕获装置进行了运动学分析。最后通过样机捕获实验,验证了该装置能够实现不同外形尺寸目标的自适应捕获。     

复杂圆柱型波能装置能量转换特性研究

针对波能装置转换效率优化问题,基于线性规则波理论和粘性阻尼建立了复杂圆柱形振荡浮子的一维运动方程,从而得到了振荡浮子的固有频率和阻尼因素表达式,并推导了最佳阻尼和最佳弹簧下波能装置的最优转换效率表达式.研究中采用分离变量法得到了整个无限区域的势函数表达式及振荡浮子附加质量、阻尼系数和波浪激励力表达式.数值计算发现,在某些工况和波浪频率下,振荡浮子的阻尼系数为负值,理论上说明波能装置有发生尖锐共振的条件,此时波能装置将吸收无穷多的波浪能量.     

基于最大功率跟踪控制的海流发电能量管理系统

针对海流能发电机组在低于额定流速时能量捕获效率低的问题,提出通过负载调节实现离网式海流发电机组最大能量捕获控制的方法.设计三相桥式整流-斩波为主的双直流电压变换器能量管理系统,利用升降压变换器分别实现机组功率的闭环控制和蓄电池的充放电控制.为验证该能量控制系统的有效性,对所设计的小型海流能发电样机进行系统数学模型分析,并建立系统Matlab/Simulink模型进行系统控制特性仿真研究.结果表明,采用双直流电压变换器的拓扑结构在满足蓄电池充放电控制要求的前提下可以实现机组最大功率跟踪控制.     

超宽带无线通信信号捕获方法综述

本文针对超宽带无线通信信号的跳时与非跳时两种不同模型，研究了采用现有捕获方法的可行性和需要解决的主要问题。超宽带无线通信中脉冲占空比极低，使得接收信号用以检测的不定相位数目十分大，降低捕获时间成了超宽带无线通信捕获中的主要目标。跳时模型中，捕获方法仍然基于滑动相关或其改进方式上，实现困难主要体现在减少捕获时间和降低其硬件复杂度的矛盾上；而对于非跳时模型，捕获方法可以类似于DSSS系统，不仅能采用滑动相关捕获方法，还可利用伪随机码的相关特性有效减少捕获时间。本文最后还与DSSS系统捕获方法进行了比较分析。     

GRU结合STL分解的短期电量预测方法

基于循环神经网络的模型具有出色的捕获非线性关系的能力,在电量预测中具有良好的性能。但它无法完全捕获历史信息,影响了预测结果的准确性。为了解决这些问题,提出了一种门控循环单元（GRU）模型结合STL分解的方法。评估结果表明,该方法能较好地捕获局部和全局信息,并具有比传统模型更高的预测精度。     

膨胀波火炮喷口打开时间影响因素研究

膨胀波火炮后喷装置喷口打开时间是膨胀波火炮减小后坐和降低身管热量的关键,本文对惯性炮闩式膨胀波火炮后喷装置喷口打开时间的影响因素进行研究,利用建立的膨胀波火炮内弹道模型,分析计算膨胀波火炮惯性炮闩的质量、惯性炮闩的启动压力和惯性炮闩的最大行程长对膨胀波火炮后喷装置喷口打开时间的影响.计算结果表明:惯性炮闩的质量对膨胀波火炮后喷装置喷口打开时间影响很大;惯性炮闩的最大行程长与膨胀波火炮后喷装置喷口打开时间成正比;惯性炮闩的启动压力对膨胀波火炮后喷装置喷口打开时间的影响极小.该结果可以为膨胀波火炮后喷装置喷口打开时间的控制提供一定的理论依据.     

一种新结构的便携式故障录波装置设计

顺应高采样速率、高采样精度和便携式的发展趋势,在对比研究现有多种故障录波装置的基础上,提出故障录波装置的双DSP+FPGA新型结构,突破了传统架构,降低了成本和开发难度.进一步细化了各CPU的功能划分,具体阐述了各个功能的实现方式和采取的关键技术.该新型故障录波装置能充分满足采样速率、精度和便携式方面的要求.     

软件化扩频测控信号捕获算法研究

详细分析了基于快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）的伪码串行捕获算法,根据测控条件,在综合考虑伪码多普勒和处理带宽影响的基础上,提出了一种适合软件化实现的扩频测控信号捕获方法,通过建立分布式系统仿真模型,初步实现了扩频测控信号的准实时处理,并证明了该方法的有效性。     

弹簧刚度对嵌入式振荡水柱波能装置水动力性能的影响

提出嵌入方箱式防波堤的垂荡式振荡水柱（OWC）波能装置,利用开源计算流体动力学库OpenFOAM及工具箱waves2foam,对该波能装置的能量转换效率和水动力特性开展数值研究. 采用流体体积法（VOF）捕捉气液界面,利用Rigid-Body Dynamic网格技术求解垂荡运动. 在不同入射波频下,探究垂直线性弹簧约束（用无量纲弹簧刚度表示）对OWC波能装置的波能转换效率、反射系数、透射系数、能量耗散系数、相对压降、有效相对振荡幅度和相位差等的影响. 结果表明,结构物适当的垂荡运动有利于提升OWC装置在特定频率条件下的波能转换效率;振荡水柱和结构物间的运动相位差是决定能量转换效率的关键因素;为了提升能量转换效率,调节结构物的垂荡运动来控制相位差的措施是可行的.     

摆式振荡翼塔筒尾涡潮流能捕获系统的水动力性能分析

为实现对海上风电场中潮流能有效利用,提出一种将振荡水翼潮流能捕获装置与海上风力机水下塔筒结合的摆式振荡翼塔筒尾涡潮流能捕获系统。联合格子玻尔兹曼和大涡模拟方法,对NACA0015翼型在有无塔筒尾流效应时,不同运动参数对其水动力特性及能量收集效率的影响进行数值分析,并从水翼运动过程中的旋涡结构分析了俯仰振幅、升沉振幅及振荡翼弦长对系统捕能效率的影响。结果表明,塔筒尾涡显著提升振荡翼的能量收集效率,同时振荡翼的加入能减慢塔筒涡脱,降低由钝体绕流引起的疲劳载荷。摆式振荡翼在塔筒尾涡区域内的捕能效率最高可达30.72%,与传统振荡翼潮流能捕获装置相比具有明显优势,为提高海上风场整体能源利用率提供了一种有效的方式。     

TMR中高能α粒子捕获共振Alfven离子回旋波不稳定性

本文讨论了串接磁镜反应堆(TMR)中,高能α粒子对Alfven离子回旋波不稳定性的影响,解析结果表明,当捕获反弹的α粒子与离子回旋波发生捕获共振时,离子回旋波将变成不稳定。这种非局域效应将导致高能α粒子的损失,结果大大降低了TMR对高能α粒子的约束能力。     

TEM11模式厄米-高斯光束的单光子捕获概率的研究

为了给出TEM11模式厄米-高斯光束的单光子捕获概率密度及概率,采用TEM11模式厄米-高斯光束激光脉冲作为单光子源,单光子捕获采用前驱波参考脉冲设置时间窗口的方法,对低轨道星-地链路中TEM11模式厄米-高斯光束单光子捕获概率进行了仿真分析,并给出了单光子捕获概率密度的分布和其最大概率.     

新型故障录波装置特点及应用展望

本文通过对传统故障录波装置和新型录波装置的简介,比较了传统录波装置与现代录波装置的差异,介绍嵌入式系统的特点及发展趋势.通过对某电厂故障录波组网的介绍,分析通过故障录波对外数据发布的扩展应用的可能性.同时介绍故障录波的相关国家标准,以便对录波装置的使用单位提供一定的参考.     

聚波水道水动力特性的解析分析

针对波浪能装置在波能流密度较低区域转化效率偏低的问题,应用分离变量法和匹配特征函数展开法建立波浪与聚波水道相互作用解析模型,采用边界逼近法处理聚波水道的复杂边界问题.通过收敛性验证、波能流守恒验证和已发表结果对比,验证解析模型的正确性.通过数值计算探究聚波室宽度比、长度比和收缩坡道长度比对聚波水道水动力特性(反射系数、...     

海流能开发利用的关键技术研究方向探讨

海流能是指海水流动所蕴含的动能,其主要利用方式是发电。探讨了海流能发展的现状和海流能发电技术的原理、适用条件、设计思路及可靠程度。对各相关技术的研究方向提出了切合实际的建议并进行了有意的探索。针对我国的国情,应重点开展海流能高效捕获机构、大比数增速机械传动装置、海底高压、高腐蚀情况下的动密封技术、发电装置基础结构和海上安装技术等5个方面的研究工作。     

德国尝试新的CO2捕获技术

德国达姆施塔特工业大学拥有专门用于捕获电厂烟气中CO2的中试装置,研究人员计划利用这套装置来试验“碳酸盐循环”和“化学链”这两种方法．以捕获更多的CO2。