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多自由度波浪能装置参数激励运动研究

浙江大学学报（工学版） 2022年第12期56卷 2496-2506页

作者：王冬姣陈昌润刘鲲邱守强华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

为了研究多自由度波浪能装置的参数激励运动及其对波能俘获能力的影响,利用势流理论建立多自由度轴对称型波浪能装置的频域和时域仿真模型,将垂向动力输出(PTO)机构安装在PTO管内,使浮体在波浪作用下沿管滑动.纵、横摇铰接轴分别连接PT... 详细信息

为了研究多自由度波浪能装置的参数激励运动及其对波能俘获能力的影响,利用势流理论建立多自由度轴对称型波浪能装置的频域和时域仿真模型,将垂向动力输出(PTO)机构安装在PTO管内,使浮体在波浪作用下沿管滑动.纵、横摇铰接轴分别连接PTO机构,PTO阻尼力矩与纵、横摇角速度成正比.设垂向PTO阻尼力与浮体沿管滑动速度成正比,为了评估参数激励运动,仅在时域模型中将垂向PTO阻尼力分解到垂向和水平方向时保留非线性项.结果表明,垂向PTO阻尼力是装置产生参数激励运动的主要原因.产生参数激励运动时,垂向PTO俘获的波浪能降低,参数激励运动的周期范围随波高、垂向PTO阻尼系数的增大而变宽.随浪工况,垂向和纵摇PTO均连接PTO阻尼时,若纵摇PTO阻尼力矩系数较小,则参数纵摇和参数横摇同时发生;反之,若纵摇阻尼力矩系数较大,参数纵摇受抑制,但会产生大幅值参数横摇;若要完全抑制装置的参数共振,纵摇和横摇PTO均须设置适当大小的PTO阻尼.

关键词：多自由度波浪能装置参数横摇参数纵摇参数激励数值模拟

多自由度轴对称型波能转换装置水动力性能研究

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中国造船 2021年第2期62卷 119-131页

作者：王冬姣刘鲲邱守强华南理工大学土木与交通学院广州510640

提出了由垂直轴对称浮体和铰接动力输出(PTO)管组成的多自由度波能转换装置,垂向动力输出机构安装在PTO管内,在波浪作用下浮体可沿PTO管滑动。应用线性势流理论建立该波能转换装置的水动力分析模型,并简化为浮体垂荡、浮体及PTO管相对... 详细信息

提出了由垂直轴对称浮体和铰接动力输出(PTO)管组成的多自由度波能转换装置,垂向动力输出机构安装在PTO管内,在波浪作用下浮体可沿PTO管滑动。应用线性势流理论建立该波能转换装置的水动力分析模型,并简化为浮体垂荡、浮体及PTO管相对于铰接点的纵摇和横摇3个单自由度运动方程。为了验证计算模型的正确性,在随浪工况下将各单自由度频域计算结果与基于AQWA-NAUT时域计算结果进行了比较。点吸收装置通常利用海浪作用下浮体相对于固定框架或水下物体的垂荡运动获取能量,其能量俘获带宽相对较窄,而论文提出的新型波能转换装置可俘获浮体多个自由度方向的能量。研究表明,相对于垂荡单自由度点吸收装置,新型多自由度轴对称型波能转换装置可提高波能俘获效率及能量俘获带宽。

关键词：多自由度波能转换装置垂荡纵摇

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底铰摆式波能装置在斜向波中的水动力性能

太阳能学报 2016年第8期37卷 2056-2061页

作者：王冬姣邱守强叶家玮华理工大学土木与交通学院广州510640

采用特征函数展开和二维格林函数相结合的方法求解底铰等厚度摆式波能转换装置水动力系数及斜向规则波作用下的波浪扰动力矩。二维积分方程中奇异积分项采用复变函数解析法求解,因此同时适用于有限厚度及薄壁底铰摆板的水动力计算。通... 详细信息

采用特征函数展开和二维格林函数相结合的方法求解底铰等厚度摆式波能转换装置水动力系数及斜向规则波作用下的波浪扰动力矩。二维积分方程中奇异积分项采用复变函数解析法求解,因此同时适用于有限厚度及薄壁底铰摆板的水动力计算。通过与文献及与AQWA软件水动力计算结果的比较,验证程序的正确性。类似于船舶横摇运动,在固有周期附近粘性阻尼对摆式波能转换装置的性能有很大影响。通过在运动方程中添加粘性阻尼项考虑粘性阻尼的作用,并在此基础上给出最佳负载阻尼系数的估算公式,分析波向角和波高对装置最佳转换效率的影响。

关键词：摆式波能装置斜向波粘性阻尼最佳负载阻尼水动力

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梯形摆式波能转换装置水动力性能研究

太阳能学报 2014年第4期35卷 589-593页

作者：王冬姣邱守强叶家玮华南理工大学土木与交通学院广州510640

基于势流理论,采用频域方法对固定梯形摆式波能转换装置的水动力性能进行研究。由于摆式波能转换装置固有周期较长,在固有周期附近辐射阻尼系数较小,故波能转换效率并不高。在线性理论下研究波能转换装置的水动力性能时通常忽略非线性... 详细信息

基于势流理论,采用频域方法对固定梯形摆式波能转换装置的水动力性能进行研究。由于摆式波能转换装置固有周期较长,在固有周期附近辐射阻尼系数较小,故波能转换效率并不高。在线性理论下研究波能转换装置的水动力性能时通常忽略非线性阻尼的作用,当波浪周期等于装置的固有周期且负载阻尼系数等于辐射阻尼系数时可获最大的输出功率。类似于船舶横摇,对摆式波能转换装置而言有必要考虑非线性阻尼的影响,分析非线性阻尼对最佳负载阻尼系数的影响及负载阻尼系数对摇幅及波能转换效率的影响。

关键词：摆式波能转换装置非线性阻尼水动力性能负载阻尼波能转换效率

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高中物理理想化过程模型建构的路径研究

高中物理理想化过程模型建构的路径研究

作者：邱守强伊犁师范大学

学位级别：硕士

当前学术界往往专注于对理想化物理模型这一全概念的理论进行探讨,很少单独的对理想化模型的某一领域展开讨论,研究方向虽全面,但却显得较为笼统。而物理过程模型是理想化物理模型的一个子课题,对其进行细致而具体的研究,将更有利于模... 详细信息

当前学术界往往专注于对理想化物理模型这一全概念的理论进行探讨,很少单独的对理想化模型的某一领域展开讨论,研究方向虽全面,但却显得较为笼统。而物理过程模型是理想化物理模型的一个子课题,对其进行细致而具体的研究,将更有利于模型教学的开展与实施,更有利于学生科学思维培养的深刻落实。因此,本文希望通过对理想化过程模型建构的路径研究,形成一个较为系统的、可操作性强的模型教学理论,着力培养学生的建模能力,优化教学。本文共分为六章,其中前四章主要是对理想化过程模型的理论探讨,第五章主要是针对理论的提出而进行的实践研究和数据分析,第六章则是最终论文研究的总结评价与未来展望。具体内容安排如下:第一章绪论部分,首先简述了论文问题研究的背景、目的、方法及意义,其次是对国内外有关物理模型的理论研究进行梳理、筛选和归类分析,明确研究问题的内容和方向。第二章主要是论述澄清理想化过程模型的概念和进行相关理论建构。在理论探讨部分逐步澄清了相关物理概念;然后,通过文献分析和理论探索,寻找梳理出最适合论文研究的指导思想和方法设计,跟进研究。第三章主要是对理想化过程模型及其建构的理性审视。首先,在结合建构主义、产生式迁移理论和问题解决表征态理论的指导思想下,对理想化过程模型的内涵、表现形式及其特点做出全面综合的分析,并以此为基础深刻剖析了理想化过程模型的构成要素,设计了建模路径的目的、原则、建构思路和评价标准。第四章则是在模型建构的目的、原则的指引下,查阅教育学、科学、心理学等相关学科的理论基础,综合最相关理论思想,以此为依据,对症设计出过程模型的建构路径,进行模型教学的理论研究。本文共设计出两条路径,即“问题”—反馈式建模和桥梁“问答”式建模路径,提出设想并进行了典型案例分析。第五章主要是对理论的设想和提出进行的实践研究部分。首先,确定选取可适合操作的研究对象,对其进行前测的同时分析对比了研究对象的可操作程度;然后,与合作教师进行实验设计和实践后评价标准的编制与安排;最后,收集统计数据,筛选和排除不相干因素的干扰,多方分析,尽量减小实验误差,总结与讨论。第六章则是对全文研究的内容进行总结与评价,讨论不足与展开期望,确保论文的后续研究。

关键词：物理过程模型模型建构路径案例设计模型教学

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含开孔裙板之圆柱形浮标波浪力研究

中国造船 2017年第2期58卷 126-137页

作者：王冬姣王英毅邱守强叶家玮华南理工大学土木与交通学院广州510640

基于线性波理论,应用匹配双特征函数展开法建立了含开孔裙板之圆柱形浮标一阶波浪力和力矩的半解析计算模型。该计算模型还可推广应用于无裙板之圆柱形浮标或水面垂直漂浮圆柱体、淹没垂直圆柱体及淹没开孔/实心圆形垂荡板。为了验证计... 详细信息

基于线性波理论,应用匹配双特征函数展开法建立了含开孔裙板之圆柱形浮标一阶波浪力和力矩的半解析计算模型。该计算模型还可推广应用于无裙板之圆柱形浮标或水面垂直漂浮圆柱体、淹没垂直圆柱体及淹没开孔/实心圆形垂荡板。为了验证计算程序的正确性,将作用在淹没开孔/实心圆形垂荡板上的垂向波浪力与文献的半解析结果进行了比较,结果吻合很好。薄板的开孔影响系数随开孔率增大而变大,讨论了开孔率对作用在淹没圆形开孔垂荡板及含开孔裙板之圆柱形浮标上一阶波浪力和力矩的影响。结果表明,作用在淹没垂荡板上的垂向波浪力和力矩随着开孔率的增大而减小;而作用在含裙板之圆柱形浮标上的垂向波浪力则随开孔率的增大而增大。裙板开孔率对含裙板之圆柱形浮标上力矩的影响要大于对波浪力的影响。

关键词：圆柱形浮标波浪力和力矩透空裙板特征函数展开法

压头角度对点载荷作用下煤岩体内的应力分布影响研究

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矿业安全与环保 2023年第3期50卷 1-5,11页

作者：程豪杰邱守强谭桠杰翟英达张玉江太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 山东能源临沂矿业集团有限责任公司山东临沂276017 阳城县阳泰集团实业有限公司山西晋城048100 山东能源集团博士后科研工作站山东济南250014

为研究压头角度造成点载荷试验结果差异的原因,采用理论分析和数值模拟方法研究压头角度不同时点载荷作用下煤岩体内部的应力分布规律。研究发现:在不同角度压头作用下煤岩体内部均产生压应力和拉应力;在垂直和水平剖面上,垂直应力分别... 详细信息

为研究压头角度造成点载荷试验结果差异的原因,采用理论分析和数值模拟方法研究压头角度不同时点载荷作用下煤岩体内部的应力分布规律。研究发现:在不同角度压头作用下煤岩体内部均产生压应力和拉应力;在垂直和水平剖面上,垂直应力分别呈现“倒置双峰形”和“圆环状”;加载点附近煤岩体受到各个方向的压应力作用,且随着与加载点距离的增大而减小,在加载点一定距离内受到垂直加载轴方向的水平拉应力和竖直拉应力,水平拉应力区呈圆球状。研究不同角度压头作用下煤岩体的应力状态,发现压头角度对应力分布形式影响较小,但在小角度压头作用下煤岩体内应力集中更加强烈,进而影响煤岩体试样破坏时应力值。

关键词：点载荷压头角度应力分布理论分析数值模拟

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底铰摆式波浪能装置群水动力性能研究

太阳能学报 2021年第1期42卷 416-422页

作者：王冬姣邱守强刘鲲叶家玮华南理工大学土木与交通学院广州510640

对常水深等厚度底铰摆式波浪能装置群,为减少多个装置物面上的网格数量,采用变量分离法将三维空间速度势表示成二维平面速度势和垂向特征函数相乘的形式,并利用二维格林函数法求解平面绕射势和辐射势,解决波浪与波浪能装置群之间的相互... 详细信息

对常水深等厚度底铰摆式波浪能装置群,为减少多个装置物面上的网格数量,采用变量分离法将三维空间速度势表示成二维平面速度势和垂向特征函数相乘的形式,并利用二维格林函数法求解平面绕射势和辐射势,解决波浪与波浪能装置群之间的相互作用问题。利用所建立的数值模型分析波浪发电场装置之间的间距对各装置波能俘获效率、波浪发电场平均俘获效率及总输出功率随时间变化的波动率的影响。与单个孤立底铰摆式波能转换装置比较,以阵列形式布置的装置群,其总输出功率随时间变化的波动率在大部分波浪周期范围可明显降低,其降低程度主要与沿波浪传播方向的装置间距有关。

关键词：格林函数波浪能数值模型群底铰摆式特征函数

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含惯性摆发电装置之浮标的水动力分析

船舶力学 2019年第4期23卷 420-429页

作者：王冬姣王英毅邱守强刘鲲叶家玮梁富琳华南理工大学土木与交通学院广州510640

文章利用拉格朗日方程推导了含惯性摆波能发电装置之浮标在规则波作用下的七自由度运动方程。为了验证所推导公式的正确性,制作了一个物理模型,并对无负载阻尼工况在水槽中进行了模型试验。借助商业软件AQWA-LINE计算浮标的附加质量、... 详细信息

文章利用拉格朗日方程推导了含惯性摆波能发电装置之浮标在规则波作用下的七自由度运动方程。为了验证所推导公式的正确性,制作了一个物理模型,并对无负载阻尼工况在水槽中进行了模型试验。借助商业软件AQWA-LINE计算浮标的附加质量、辐射阻尼系数及波浪扰动力。利用文中推导的方程,计算了浮标及摆锤的运动响应,并将理论计算得到的结果与实验结果进行了比较。最后,分析了负载阻尼系数对浮标纵摇运动、摆锤纵摇运动、摆锤相对纵摇运动及波能转换效率的影响。

关键词：航标惯性摆波能转换装置