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双气室振荡水柱波能装置水动力特性研究

水动力学研究与进展（A辑） 2020年第1期35卷 37-41页

作者：王荣泉宁德志 MAYON Robert 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连116024

为了应对持续增长的能源需求和使用化石能源引发的环境问题,世界各国都在寻求开发可再生能源。波浪能作为海洋可再生能源的一种吸引了各国的关注。在众多的波浪能转换技术中,振荡水柱(OWC)式波能装置被广泛认可为最先进技术之一。关于OW... 详细信息

为了应对持续增长的能源需求和使用化石能源引发的环境问题,世界各国都在寻求开发可再生能源。波浪能作为海洋可再生能源的一种吸引了各国的关注。在众多的波浪能转换技术中,振荡水柱(OWC)式波能装置被广泛认可为最先进技术之一。关于OWC水动力特性的研究中,绝大部分都是基于单气室OWC装置,然而该装置只有在波浪频率在其共振频率附近时才是高效的。为了提高装置的能量转换效率和在更宽波频条件下吸收波能的能力,双气室式OWC波能装置的概念被提了出来,并进行了一定的测试。作为前期单气室OWC装置研究工作的拓展,该研究考虑具有两个独立气室的固定式OWC波能装置,并与单气室OWC波能装置的水动力性能进行了对比。采用实验和数值的方法对双气室OWC装置的水动力效率、波面变化和气室压强进行了模拟研究。数值模型基于完全非线性高阶边界元方法建立,并引入人工黏性近似由于气室前墙诱发的水体黏性效应。模型实验在大连理工大学的波流水槽内开展。研究发现,与单气室结构相比,双气室结构能够拓宽OWC装置的有效频带宽度和改善装置的水动力性能,这些发现有助于实际工程中OWC波能装置的设计和应用。

关键词： OWC 双气室水动力特性完全非线性波浪水槽

Hydrodynamic Performance of A Porous-Type Land-Fixed Oscillating Water Column Wave Energy Converter

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China Ocean Engineering 2022年第1期36卷 1-14页

作者： robert mayon NING De-zhi ZHANG Chong-wei Lars JOHANNING State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering Dalian University of TechnologyDalian 116024China College of Engineering Mathematics and Physical SciencesUniversity of ExeterPenryn CampusPenrynCornwallTR109FEUK

A hybrid, porous breakwater-Oscillating Water Column(OWC) Wave Energy Converter(WEC) system is put forward and its hydrodynamic performance is investigated using the fully nonlinear, open-source computational fluid dynamics(CFD) model, OpenFOAM. The permeable structure is positioned at the weather side of the OWC device and adjoined to its front wall. A numerical modelling approach is employed in which the interstices within the porous structure are explicitly defined. This permits the flow field development within the porous structure and at the OWC front wall to be observed. The WEC device is defined as a land-fixed, semi-submerged OWC chamber. A range of regular incident waves are generated at the inlet within the numerical tank. The OWC efficiency and the forces on the structure are examined. Results are compared for the simulation cases in which the porous component is present or absent in front of the OWC chamber. It is found that the incorporation of the porous component has minimal effect on the hydrodynamic efficiency of the OWC, reducing the efficiency by less than 5%. Nevertheless,the forces on the front wall of the OWC can be reduced by up to 20% at the higher wave steepness investigated,through inclusion of the porous structure at the OWC front wall. These findings have considerable implications for the design of hybrid OWC-breakwater systems, most importantly in terms of enhancing the durability and survivability of OWC WECs without significant loss of operational efficiency.

关键词： OWC porous breakwater hydrodynamic performance wave loads CFD

透空结构与半潜式风机集成系统耦合运动响应特性分析

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哈尔滨工程大学学报（英文版） 2024年第2期23卷 491-505页

作者：姚一晟 robert mayon 周宇朱祎宁德志 State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering Dalian University of TechnologyDalian 116024China Dalian Key Laboratory of Offshore Renewable Energy Dalian University of TechnologyDalian 116024China Powerchina Zhongnan Engineering Corporation Limited Changsha 410000China

A novel semi-submersible platform is proposed for 5 MW wind turbines.This concept focuses on an integrated system formed by combining porous shells with a semi-submersible platform.A coupled aerodynamic–hydrodynamic–mooring analysis of the new system is performed.The motion responses of the novel platform system and the traditional platform are compared.The differences in hydrodynamic performance between the two platforms are also evaluated.The influence of the geometric parameters(porosity,diameter,and wall thickness)of porous shells on the motion response behavior of the new system is studied.Overall,the new semi-submersible platform exhibits superior stability in terms of pitch and heave degrees of freedom,demonstrating minimal effects on the motion response in the surge degree of freedom.

关键词： Semi-submersible platform Porous shells OC4-DeepCwind Motion response Hydrodynamic parameters Porous shells’geometric parameters

不规则波作用下岸基式振荡水柱波能装置的水动力性能研究

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海洋学报 2024年第1期46卷 101-110页

作者：傅磊宁德志王荣泉 robert mayon 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学大连市海洋可再生能源重点实验室辽宁大连116024

为了研究真实海域中振荡水柱(OWC)波能转换装置的水动力性能,本文基于势流理论和高阶边界元方法,建立了不规则波与岸基式OWC波能装置相互作用的二维非线性数值模型,不规则波基于JONSWAP谱生成。为了考虑由于水体黏性引起的能量耗散,在... 详细信息

为了研究真实海域中振荡水柱(OWC)波能转换装置的水动力性能,本文基于势流理论和高阶边界元方法,建立了不规则波与岸基式OWC波能装置相互作用的二维非线性数值模型,不规则波基于JONSWAP谱生成。为了考虑由于水体黏性引起的能量耗散,在气室内水面边界条件中引入人工黏性阻尼。并在大连理工大学波流水槽中开展了物理模型试验,对数值模型的有效性进行了验证。研究发现,在不规则波作用下,OWC波能装置的水动力效率相较于规则波作用下有所降低,特别是在低频波区域效率差值最大。与规则波相比,不规则波浪作用下装置峰值效率对应的频率变大。气室内的相对水面高程随着有效波高的增加而降低,而气室内相对气压则随有效波高的增加而增大。OWC波能装置的水动力效率受有效波高的影响较小,其峰值效率对应的频率不受波浪非线性的影响。本文可以为OWC波能装置的设计提供参考。

关键词：振荡水柱波能转换装置不规则波高阶边界元波浪非线性

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双气室振荡水柱波能装置水动力特性研究

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