典型半潜式平台结构的微振子捕能特性研究北大核心CSCD

半潜式平台在海洋资源开发领域应用前景广阔,但存在平台设备能源供给不足的问题。本研究把常见的半潜式平台简化为三种典型的浮式基础,将波浪能发电装置集成至浮式基础,建立浮式基础与浮子耦合的运动方程,利用水动力仿真软件AQWA开展数值模拟和参数化分析,获得了波浪方向、浮式基础的截面形状、浮子直径以及浮子与浮式基础间距等因素对浮子捕能特性的影响规律。结果表明,四棱柱浮式基础在特定波浪方向下能够增强微阵列浮子的捕能效果,三棱柱浮式基础使微阵列浮子更好地适应各个方向的波浪激励,圆柱浮式基础以遮蔽效应为主,较大程度上减弱了浮子的捕能特性;不同波浪方向对四棱柱浮式基础、三棱柱浮式基础周围的浮子影响较大,而对基于圆柱浮式基础的微阵列浮子影响不大;通过增加浮子的直径以及浮子距圆柱浮式基础的距离,能够有效提高微阵列浮子平均输出功率。本研究可为半潜式平台与波浪能发电装置的集成提供参考。     

波浪能发电装置浮体形状参数对俘能性能影响

为明确振荡浮子式波浪能装置浮体形状参数对俘能性能与工作稳定性的影响, 建立线性能量输出系统作用下的浮体频域计算模型, 推导俘能功率与俘能宽度比的计算公式, 介绍浮体频域数值模拟步骤, 运用ANSYS-AQWA软件开展研究, 计算并对比不同底面形状和圆台半顶角下浮体的俘能功率与俘能宽度比, 探讨浮体形状参数对其俘能性能的影响规律, 为适用于锚泊浮台的波浪能供电装置浮体形状参数优化提供理论基础。研究结果表明:相对于圆锥和圆球底面, 圆台底面的实际制作可行性高, 且在中频波段的俘能性能与俘能稳定性均优于一般圆柱浮体; 上大下小型圆台浮体的俘能性能和工作稳定性较好, 半顶角增加时, 浮体的俘能性能增加且可改善浮体的中频俘能性能, 可根据工作波况合理选择最佳的半顶角, 使得浮体具有最佳的俘能性能与工作稳定性。     

ISWEC: A gyroscopic mechanism for wave power exploitation

In the past four decades, hundreds of Wave Energy Converters (WECs) have been proposed and studied, but so far a final architecture to harvest wave power has not been identified. Many engineering problems are still to be solved, like survivability, durability and effective power capture in a variable wave climate. ISWEC (Inertial Sea Wave Energy Converter) is a system using the gyroscopic reactions provided from a spinning flywheel to extract power. The flywheel works inside a sealed floating body in order to be protected from the outer environment and grant a reliable and durable operation. The article summarizes the design procedure of a 1:45 scaled ISWEC device with rated power 2.2 W and the tank tests performed with a simplified plain float to verify the actual prototype power capabilities. The article then focuses on the implementation of a non-linear coupled model (mechanics + hydrodynamics) to improve the float shape in order to maximize the power absorption. The final result is a float shape capable to absorb a power almost three times bigger (5.96 W) than the initial float shape.     

控位滑行航行器近水面波浪力计算与运动分析

对控位滑行航行器在近水面波浪作用下进行受力计算和运动分析。介绍了控位滑行航行器的结构特点和工作原理,运用AQWA软件计算了2级海况下航行器所受的波浪力,分别讨论了波浪力对航行器定深和水平控位运动的影响。     

基于AQWA的半潜式平台水动力特性研究

该文针对深水半潜式平台,建立三维水动力模型,使用AQwA软件进行数值模拟,研究了水动力系数变化特征并进行了运动响应预报。同时进行了模型试验,验证利用频域分析方法进行数值模拟的可行性。为半潜式平台的初步设计提供相应的理论基础,为半潜式平台的服役提供理论支持和保障。     

风浪流荷载下基于AQWA的海上Spar型浮式基础稳定性分析

为了解决现阶段可再生能源利用的问题,实现深海风能的有效利用,针对设计出的OC3-Hywind 5MW Spar型浮式平台基础部分在风浪流荷载下的稳定性问题进行研究。利用ANSYS中的水动力模块(AQWA)分别对结构进行频域以及时域耦合运动响应仿真模拟,比较分析了不同工况下浮式结构各个自由度下的运动响应值,以及配重块在系泊不同位置处对结构运动响应值及系泊力的影响情况。结果表明:在不同工况作用下的浮式结构在纵摇自由度方向上的运动响应极值主要受风荷载影响,随着风速增大,响应极值也随之增大,在其他自由度上的响应极值受风、浪荷载影响较小;改变配重块在系泊缆上的悬挂位置对浮式基础在纵摇和首摇自由度方向的运动有着显著影响,并且随着配重块距离锚固点越近,响应值越大,越不利于浮式基础的稳定;未悬挂配重块的系泊力高于悬挂了配重块的系泊力,随着配重块悬挂位置离锚固点越远,系泊力越小,越能保证浮式基础在恶劣海况条件下的稳定性。     

点吸收式振荡浮子水动力学影响因素研究

基于势流理论建立浮体的水动力运动方程,并以该运动方程为基础对不同外形参数的浮子进行建模仿真,研究单个振荡浮子在频域下的水动力性能.主要利用水动力分析软件AQWA分析浮子底部形状、直径、吃水和重心位置变化对浮子RAO、波浪激励力、辐射阻尼系数、附加质量等水动力参数的影响,并与最近相关文献的结果进行对比.发现圆柱底浮子的性...     

液压蓄能式波浪能发电装置关键参数分析

针对波浪能发电效率低的问题, 建立由波浪输入至马达输出的系统数学模型, 采用理论建模和仿真分析相结合的方式确定影响系统发电功率的关键参数, 为提高装置发电效率的液压能量转换系统恒转速控制策略的研究提供理论指导。波浪能发电的液压蓄能式波浪能发电系统主要由3部分组成, 建立系统各元件的运动方程及能量方程, 寻找元件间的连接参数建立系统数学模型, 通过理论分析系统功率方程定性地确定系统工作特性及关键参数。为验证理论分析结果的准确性, 借助AMEsim仿真平台完成系统设计及仿真验证。结果表明, 马达输出功率主要受波浪波高、周期、比例流量阀流通面积及马达排量的影响, 最高影响阶次分别为1次方、4次方、4次方和2次方。仿真验证还证明蓄能器预充气压力几乎不会对马达输出功率产生影响。     

非对称起重拆解平台码头系泊方案优化

以非对称式起重拆解平台为研究对象，基于三维势流理论并用水动力软件AQWA对风浪流共同作用下平台的码头系泊能力进行数值仿真，求解各缆绳张力大小，并针对缆绳受力情况对船首尾处及船中处缆绳的连接方式进行优化。结果表明，不同的连接方式在一定程度上会使缆绳的受力更均匀，能有效地提高缆绳的使用率和系泊的安全性。