振荡水柱波浪能装置空气透平研究综述

空气透平是振荡水柱（OWC）式波浪能转换装置能量转换的关键器件,对整个装置的性能至关重要。通过归纳总结透平的种类、振荡水柱波能转换装置中透平的数值模拟和物理模型试验的成果与现状,分析空气透平研究中存在的技术难题,并对波浪能转换装置中空气透平的研究方向和发展前景进行了展望,以期为系统掌握振荡水柱式波浪能转换装置所用空气透平的研究提供参考。     

波浪能发电装置能量转换系统多级负载试验

根据波浪的特点,设计了一种应用在波浪能转换装置上的多级负载系统。对安装该系统的鹰式波浪能转换装置,按照功能和能量转换两种分类方法介绍机构组成和工作原理,并对液压系统的多级负载系统的设计进行了描述,包括系统的元件、试验原理及方法,最后通过试验对系统进行验证。试验结果表明,多级负载系统设计合理,能高效合理地利用及转换液压能。     

海洋波浪能发电技术的发展与应用

随着世界能源的日趋紧张和环境问题的日益凸显,海洋波浪能作为一种清洁、可再生能源而备受世界各国的重视。文章首先介绍了波浪能的定义、成因与优点,针对海洋波浪能发电技术的基本原理、能量转换系统等作了全面综述,介绍了国内外海洋波浪能发电技术的进展和主要波能装置。     

单浮筒振荡浮子式波浪能装置的动力特性分析

针对振荡浮子式波浪能利用技术,提出一种单浮筒式波浪转换设计方案,对单浮筒随波浪的运动特性展开研究,将波浪能转换为振荡浮筒的摆动机械能,传递给PTO能量转换系统。通过采用Star-CCM流体仿真软件分析浮筒装置在不同PTO能量转换系统参数下的运动特性及受力情况,得到不同弹簧阻尼工况下浮筒装置的运动特性,以期为波浪能技术的装置结构优化及真实海况运行提供理论基础。     

直驱式波能装置振动及转换效率分析

波浪能利用装置一般是利用振动来获取波浪能量,如鸭式装置、点吸收式装置。点吸收技术是世界上目前研究得比较热门的一类波浪能利用技术,漂浮直驱式波能装置是点吸收技术的一种。文章首先通过物理过程分析,把由双圆柱浮体构成的漂浮直驱式波浪能装置当成一个双自由度振动系统,建立系统振动方程;然后,运用势流理论求解由双圆柱浮体的垂荡辐射问题和绕射问题,求解出振动分析所需要的水动力学参数。考虑波浪能装置通过粘性阻尼吸收波浪能,利用求得的水动力学参数,设定的外部阻尼和弹簧弹性系数,可求解出此情况下水面浮体和水下浮体的相对运动幅值,进而求得装置的转换效率。给定模型尺寸参数,在一些确定的外部阻尼值和弹簧弹性系数点,分别通过变化外部阻尼和弹簧弹性系数,分析装置的振动特性以及转换效率的变化,从而在不同波况下选择适合装置的外部阻尼系数和弹簧弹性系数。     

一种新型摆式波浪发电装置的研制

针对海上浮标、领航灯等远海设施供电难的问题,设计了一种新的摆式波浪发电装置。为提高装置的可靠性和寿命,采用封装在箱体内与海水完全隔离的设计方案。创建了机械式能量转换装置以简化波浪能转换器并提高波浪能利用效率。详细叙述了摆式波浪能发电装置的设计方案,并建立了摆锤的数学模型以及结合线性波动中二维深水进行波理论计算,计算了装置的整机理论效率,同时对关键零件的疲劳寿命进行了分析和预测。实验结果表明,当箱体晃动周期为3 s、倾角为15°时,波浪发电机的平均输出功率为10 W左右,输出电压为14 V。研究证明,该波浪能发电装置的设计是可行的。     

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。     

扁平五边形后弯管模型初级转换效率试验研究

为降低五边形后弯管装置的吃水深度,在保证弯管横截面积不变的条件下对已有的五边形后弯管模型进行改进,使其五边形底部呈扁平状、迎浪面变宽。在造波水槽中对扁平五边形后弯管模型进行规则波和随机波下的初级能量转换效率试验研究,探究不同质量和不同锚泊点下模型的能量转换特性。试验结果表明,在入射波波高0.1 m、周期1.15 s的规则波下,模型最高输出气动功率和俘获宽度比分别为8.551 W和98.59%,JONSWAP谱下模型的俘获宽度比最高达58.45%,优于历史文献值52%。规则波和随机波下扁平后弯管技术均具有较高的初级能量转换特性。     

波能利用型圆筒透空堤水动力特性实验研究

将波能装置与防波堤等海洋结构物相结合,将有助于提升其经济性,促进其应用。以一定间距平行排布多个圆筒振荡水柱装置（OWC）形成波能利用型圆筒透空堤,并基于二维波浪水槽物理模型实验对其水动力特性展开研究,重点关注筒间距、OWC吃水、波高对于波浪防护和波能转换的影响规律。结果表明：圆筒较为紧密排布时,高效波能转换的波频范围显著拓宽;较浅OWC吃水在获得近似波浪防护效果的同时波能转换性能更佳;波浪防护效果及波能转换性能受波高影响较小。波能利用型圆筒透空堤在实际应用时,应采用较小的筒间距和OWC吃水,以同时兼顾较好的波浪防护效果和波能转换性能。     

波能热利用系统

波能热利用系统是高效回收冲击海岸的波能,并转换为热能进行有效利用的装置。系统由共振型波力转换装置透平发热装置、控制装置、计测装置等组成,系统基本构成如图。共振型波力转换装置把波能转换为空气流,发热装置由透平得到的旋转力驱动,并将产生的热以温水形式回收。