偏心摆式波能发电装置的设计与水动力性能研究

基于偏心旋转原理,提出一种新型摆式波能装置,并对其进行动力学分析,同时设计物理模型试验,观察其在波浪作用下的运动状态,通过改变装置内部摆锤质量及负载大小,量化二者对装置平均输出功率及一级能量捕获效率的影响。试验结果表明:通过调整摆锤质量和负载可获得平均输出功率最大值。     

淹没深度对三自由度波能浮子获能的影响

为明确浮子淹没深度对三自由度浮子装置获能的影响,提出漂浮式与淹没式两种浮子模型,计算并比较在不同淹没深度和波浪条件下浮子的获能特性。浮子模型具有纵荡、垂荡与纵摇3个运动自由度。浮子选用直立圆柱体浮子。淹没深度分别设置为其高度的0.5、1.0、1.5与2.0倍,质量相同。漂浮式浮子模型作为对照,基于线性势流理论与边界元方法,建立浮子水动力学模型,计算浮子水动力学参数及运动响应,并采用线性能量转换(power take-off, PTO)系统阻尼,计算并对比浮子在最优PTO阻尼下的平均输出功率,分析淹没深度对浮子获能的影响。研究结果表明,增大淹没深度可以减小浮子的波浪激励力和平均输出功率。对于三自由度浮子,漂浮浮子在低频波浪下获能特性较好,而具有较小淹没深度的浮子在高频波浪下性能更优。     

淹没深度对三自由度波能浮子获能的影响

为明确浮子淹没深度对三自由度浮子装置获能的影响,提出漂浮式与淹没式两种浮子模型,计算并比较在不同淹没深度和波浪条件下浮子的获能特性。浮子模型具有纵荡、垂荡与纵摇3个运动自由度。浮子选用直立圆柱体浮子。淹没深度分别设置为其高度的0.5、1.0、1.5与2.0倍,质量相同。漂浮式浮子模型作为对照,基于线性势流理论与边界元方法,建立浮子水动力学模型,计算浮子水动力学参数及运动响应,并采用线性能量转换(power take-off, PTO)系统阻尼,计算并对比浮子在最优PTO阻尼下的平均输出功率,分析淹没深度对浮子获能的影响。研究结果表明,增大淹没深度可以减小浮子的波浪激励力和平均输出功率。对于三自由度浮子,漂浮浮子在低频波浪下获能特性较好,而具有较小淹没深度的浮子在高频波浪下性能更优。     

波浪反射系数计算方法的性能分析

由于噪声和非线性等因素的干扰,波浪场中波浪反射系数的计算精度会受到不同程度的影响,为了在复杂海况中准确地计算反射系数,需要对各算法的精确度和稳定性进行系统研究和分析。本文将噪声项和非线性成分叠加到简谐波中合成符合实际情况的规则波和不规则波;运用各种算法对不同预设反射率的波况进行计算并比较其性能参数;将各方法进一步应用于物理波浪水槽反射系数的计算,再次验证各算法的性能。通过对比最优间距下的计算结果发现,在规则波中,Mansard三点法、Goda两点法和传递函数法性能优于其他算法;在不规则波中,Goda两点法计算频率范围受限,传递函数法分离反射波误差较大,Mansard三点法性能表现最优。本文的研究可为不同波况下反射系数的计算提供理论参考,在模型试验及工程应用中具有一定的实践指导意义。     

固定式风电机组基础波浪能装置物理模型试验研究

近年来,随着传统化石燃料消耗日益增多和环境保护问题日渐严峻,海上可再生能源的发展越来越受到重视,海上风能和波浪能利用技术成为研究热点。该文提出一种基于固定式四脚导管架海上风力机基础的振荡浮子式波浪能装置,从能量守恒角度进行理论分析,开展几何比尺1∶8的物理模型试验,研究海上风能和波浪能耦合利用的可行性,分析波浪能装置对风电机组基础周边波浪场的影响并总结规律。研究发现：应针对特定海域的波高和周期条件挑选合适的浮子,且单个侧面浮子比单个正面浮子的能量吸收率更高、对波浪场的遮蔽作用更明显,为海上风浪耦合利用提供了理论依据和设计参数。     

基于双行程液压传动的振荡浮子式波浪能发电系统仿真研究

提出一种基于双行程做功的液压传动方式,可提高能量的利用率并实现功率的更稳定输出。首先建立该发电系统的数学模型,然后利用Matlab/Simulink工具对该模型进行仿真分析,最后搭建该系统的物理试验模型,进行试验验证。仿真及试验结果表明:该系统能实现从不稳定波浪能到较稳定电能的输出,功率波动在25%以内。     

同轴双浮体波能装置最优获能研究

该文以同轴双浮体波能装置为研究对象,通过理论分析建立运动方程,求解线性能量摄取(PTO)作用下的最优阻尼系数及最大输出功率.同时探究了装置能量捕获的影响因素及控制策略,提出一种具有普遍意义的最优获能估算公式.研究结果表明:双浮体波能装置可通过调节PTO阻尼力使得获能最大化,且较单浮体装置具有更宽的能量俘获频率范围;不同...     

基于TLP系泊振荡浮子波能发电装置锚固性能研究

介绍锚固基础由潜浮体和张力筋腱组成的振荡浮子波能发电装置及10 k W海试样机。采用AQWA软件分析液压阻尼对装置的影响;运用TOPSIS评估方法探寻潜浮体的最优布置位置。研究表明:综合考虑装置位移响应、锚链张力和质量因素,潜浮体位置存在最优解。     

规则波作用下收缩波道波浪集聚行为的数值研究

建立规则波作用下收缩波道波浪集聚行为的三维水动力数学模型,与室内试验数据进行有效验证。利用验证后的模型对不同波浪参数、不同几何尺寸收缩波道的波浪集聚行为进行计算分析,结果发现:随着收缩角的增加,波高集聚系数先增后减,在60°达到最大;随着收缩波道长度的增加,波高集聚系数增加;随着收缩口门宽度和入射波高的增加,波高集聚系数均相应减小。基于量纲分析方法和最小二乘法,拟合并验证由收缩波道相对长度,相对入射波高和收缩角弧度表示的波高集聚系数公式。     

基于蓄能器的波浪能发电系统工作特性试验研究

针对基于蓄能器的波浪能发电系统中液压能到电能转换环节的效率问题,设计一种蓄能与电力系统的物理试验模型,该模型将波浪不规则往复运动能量收集存储,通过对蓄能器的释放进行控制,将波浪能转换成稳定、连续的旋转机械能,转化为电能输出。通过试验研究的方式,对基于蓄能器的液压蓄能式发电系统的发电特性、蓄能器工作特性、系统压力分布特性展开试验研究,发现降低蓄能器的初始压力、提高发电系统的释放压力可提高发电效率;蓄能器出现压力不能完全释放的现象,并且充气压力、负载电阻越大现象越明显;提出蓄能器充气压力、释放压力的选择方法,得到提高蓄能器工作效率的有效手段,探讨蓄能发电系统的控制方案,为基于蓄能器的发电系统的资源配置、控制策略的设计提供参考依据,具有一定的应用价值。