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前方后尖浮舱五边形后弯管水槽性能实验研究

太阳能学报 2019年第12期40卷 3339-3347页

作者：李猛吴必军伍儒康陈天祥中国科学院广州能源研究所中国科学院可再生能源重点实验室广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640 中国科学院大学北京100049

为提高后弯管(BBDB)波浪能的转换效率,对基于新理念和经验研制的前方后三角浮力舱五边形后弯管模型在造波水槽中进行一级能量转换实验研究。共考虑约束方式、喷嘴比、链长、吃水深度、模型浮态等因素,设置23种实验工况进行对比。实验中... 详细信息

为提高后弯管(BBDB)波浪能的转换效率,对基于新理念和经验研制的前方后三角浮力舱五边形后弯管模型在造波水槽中进行一级能量转换实验研究。共考虑约束方式、喷嘴比、链长、吃水深度、模型浮态等因素,设置23种实验工况进行对比。实验中测量入射波高、波周期、气室液位和气室内外气压差。实验结果得到,该模型俘获宽度比最高值为121.34%,远优于同样实验条件下前方后圆后弯管模型79.1%的历史文献最高值;并且具有较宽的响应周期,为后弯管在随机波条件下实现高效转换创造条件;在BBDB模型正向波作用自由漂荡运动中,测得最大俘获宽度比为94.73%。模型实验结果与高效空气透平机组的结合,为波浪能的高效、低成本利用提供可能。

关键词：波浪能模型实验气动功率俘获宽度比振荡水柱后弯管

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后弯管式波力发电装置气室结构的试验研究

中国海洋大学学报（自然科学版） 2014年第2期44卷 106-111页

作者：刘臻肖翔吕小龙曹飞飞中国海洋大学山东省海洋工程重点实验室山东青岛266100

后弯管式波力发电装置作为一种漂浮式振荡水柱式装置,具有可靠性强、安装维护方便、工作地点灵活的特点。本文在前人研究基础上,以10kW级后弯管式漂浮型发电装置为研究对象,以装置的水动力学性能为主要研究内容,以气室内相对波高作为主... 详细信息

后弯管式波力发电装置作为一种漂浮式振荡水柱式装置,具有可靠性强、安装维护方便、工作地点灵活的特点。本文在前人研究基础上,以10kW级后弯管式漂浮型发电装置为研究对象,以装置的水动力学性能为主要研究内容,以气室内相对波高作为主要表征参数,通过断面水槽水工物理模型试验,考察了气室内水柱振荡幅度与入射波波高和入射波周期之间的关系,分析了气室完全开敞、输气管添加负载以及弯管横管长度对气室内水柱振荡的影响,为进一步的大功率装置设计与试验提供了理论依据。

关键词：后弯管波力发电振荡水柱物理模型试验

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压水板式后弯管波浪能发电装置的试验研究

水力发电学报 2020年第4期39卷 1-9页

作者：陈文创张永良俞慧峰 SHENG Wanan 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 SW海洋技术爱尔兰T12A6FA

提出了一种带有压水板的新颖后弯管波浪能发电装置,旨在提高后弯管波浪能发电装置的俘获宽度比,拓宽装置响应频宽。建立了压水板式装置物理模型,并在波浪水槽中开展物理模型试验,通过气压测量结合流量–气压关系式计算得到装置俘获转换... 详细信息

提出了一种带有压水板的新颖后弯管波浪能发电装置,旨在提高后弯管波浪能发电装置的俘获宽度比,拓宽装置响应频宽。建立了压水板式装置物理模型,并在波浪水槽中开展物理模型试验,通过气压测量结合流量–气压关系式计算得到装置俘获转换的气动能量。研究了喷嘴比、锚泊点位置、吃水深度对装置性能的影响,并对比了一系列波浪要素条件下压水板式装置与常规型式装置的性能。发现在测试波周期范围内压水板式装置的最大俘获宽度比常规型式的大13.8%,俘获宽度比>70.0%的频响宽度比常规型式的宽21.9%,压水板实现了增效宽频作用。

关键词：波浪能后弯管俘获宽度比频响宽度物模试验压水板

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带空气透平的后弯管浮式防波堤实验研究

海洋通报 2019年第1期38卷 96-101页

作者：孙笠宋瑞银郑堤吴映江刘毅方志立宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315100 浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100 湖北工程职业学院湖北黄石435003

针对海工作业平台、海洋养殖网箱等海洋装备的安全防护问题,提出了一种带空气透平的后弯管浮式防波堤,该空气透平既可将作用在防波堤上的波浪能转化成机械能并用于发电,还可显著减小防波堤的锚链力。在介绍了防波堤原理和结构特点的基础... 详细信息

针对海工作业平台、海洋养殖网箱等海洋装备的安全防护问题,提出了一种带空气透平的后弯管浮式防波堤,该空气透平既可将作用在防波堤上的波浪能转化成机械能并用于发电,还可显著减小防波堤的锚链力。在介绍了防波堤原理和结构特点的基础上,设计了物理实验模型,并在实验室造波池内进行了模型试验,研究了波浪周期、波高、吃水深度与弯管数量等因素对后弯管浮式防波堤透射系数和锚链力的影响规律。研究结果表明,波浪周期越短,波高越低,防波堤的透射系数越小,锚链力越小,其消波性能优于传统的浮式防波堤。

关键词：后弯管空气透平能量转换波浪透射系数锚链力

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后弯管浮式防波堤实验研究

后弯管浮式防波堤实验研究

作者：孙笠宁波大学

学位级别：硕士

防波堤的主要作用是抵御波浪,保障船舶和网箱的安全,并避免因风浪造成损失。与传统固定式防波堤相比,浮式防波堤具有重量轻,施工拆卸简单,工程造价较低等优点。此外,浮式防波堤不会破坏水域的整体性和生态环境,可以应用在较松软的海床水... 详细信息

防波堤的主要作用是抵御波浪,保障船舶和网箱的安全,并避免因风浪造成损失。与传统固定式防波堤相比,浮式防波堤具有重量轻,施工拆卸简单,工程造价较低等优点。此外,浮式防波堤不会破坏水域的整体性和生态环境,可以应用在较松软的海床水域,并随水深的增加,其造价远低于固定式结构的防波堤。此外,传统柔性浮式防波堤在抵御波浪的同时,没有将捕获到的波浪能加以利用。由于海洋工程大多远离大陆,依靠大陆对海洋工程输送电力成本过高,如果可以利用海上浮式结构物进行发电,可有效地解决海上工程的用电问题。因此,发电的后弯管柔性浮式防波堤的研究具有重要意义。针对以上问题,本文设计了一种带空气透平的后弯管浮式防波堤,是一种漂浮式振荡水柱式装置。该结构的防波堤可在消波的同时,利用空气透平装置驱动风力发电机进行发电,将作用在防波堤上的波浪能转化成机械能进而用于发电,实现能量转换,还可以有效地减小作用在防波堤上的锚链力。本文主要研究内容如下:（1）在实验室的搭建了实验平台,在实验水槽一端装有造波机,可产生入射波周期为1s.6s的正弦波,另一端配有消波网,设计了多种入射波参数,模拟实际海况。并在防波堤2倍波长以外的距离,前后各装有2根波高仪,准确地测量防波堤堤前、堤后的波高,并分析其消波效果。（2）设计了带空气透平的后弯管浮式防波堤模型,基于防波堤消波与发电功能兼具,但以消波为主的设计思想,用模型相似准则的方法,设计了模型及空气透平的尺寸参数,探究了防波堤模型宽度、相对吃水、锚链与水平线夹角及有无空气透平等因素在入射波作用下的水动力特性（消波效果、运动响应与锚链力）。（3）防波堤气室及空气透平的动力分析。用风速仪测得在防波堤在运动响应过程中,由弯管内水柱振荡产生的风速大小,并用非接触式转速传感器测得空气透平的转速。小型风力发电机与空气透平相连,作为负载,可以通过空气透平转速得到产生的电能。研究结果表明:在（模型宽度/波长≈0.4）的海域中使用,装有空气透平的浮式防波堤,相比未装有空气透平的防波堤及传统浮式防波堤,可降低10%左右的透射系数,消波效果更好。锚链拉力平均减小20%,极大地减小了防波堤对锚固系统的依赖,并提高了锚链的使用寿命,此时的能量转换效率最高。

关键词：后弯管空气透平运动特性透射系数锚链力

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并联式后弯管波力发电浮体模型性能试验研究

海洋工程 2003年第3期21卷 83-88页

作者：梁贤光孙培亚中国科学院广州能源研究所广东广州510070

对并联式后弯管波力发电浮体模型的波能转换性能和锚泊力进行了试验研究。结果表明并联式后弯管浮体模型的最佳响应周期基本不变,各单元浮体性能略有差异,位于中间的单元浮体性能略低于两侧的浮体,波能转换性能随浮体数量增加而下降,多... 详细信息

对并联式后弯管波力发电浮体模型的波能转换性能和锚泊力进行了试验研究。结果表明并联式后弯管浮体模型的最佳响应周期基本不变,各单元浮体性能略有差异,位于中间的单元浮体性能略低于两侧的浮体,波能转换性能随浮体数量增加而下降,多点系泊使并联式后弯管装置效率提高。并联式后弯管波力发电装置采用标准化单元设计,灵活组成不同装机容量的装置,将大大降低锚泊系统、海底电缆系统的费用。

关键词：并联式后弯管波力发电浮体模型波能转换性能

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水陆两用车后弯管波浪能发电装置的研究

水陆两用车后弯管波浪能发电装置的研究

作者：陈凯翔浙江科技学院

学位级别：硕士

人类对能源的需求日益增加,但传统的矿石燃料资源却日益枯竭,能源问题开始逐步凸显。交通领域是能源消耗“大户”,尤其是车辆的能源消耗在逐年增高,对环境的影响也在不断增加,社会对于清洁能源的需求越来越迫切。海洋能因其密度巨大、... 详细信息

人类对能源的需求日益增加,但传统的矿石燃料资源却日益枯竭,能源问题开始逐步凸显。交通领域是能源消耗“大户”,尤其是车辆的能源消耗在逐年增高,对环境的影响也在不断增加,社会对于清洁能源的需求越来越迫切。海洋能因其密度巨大、储量丰富,并且是清洁的可再生能源,因而备受关注。把海洋能和车辆相结合,一定程度上可以减缓能源压力,对于海洋能的应用领域研究和新能源在车辆上的应用具有研究意义。本文针对将海洋能和车辆结合的情况,提出了一种新型水陆两用车的概念,它是将后弯管波浪能发电装置和水陆两用车相结合的一种新型车辆。水陆两用车的海洋工况下,利用后弯管波浪能发电装置捕获海洋能发电,从而给水陆两用车提供能量。采用数值模拟仿真和物理实验相结合的方法,研究后弯管发电装置从捕获的海洋能转换到气动能量的效率（一级转换效率）;再通过数值模拟,研究所提出的透平机构对应工况下的发电性能（二级转换效率）;最后通过整体模型发电物理实验验证研究成果。对于后弯管波浪能发电装置的一级转换效率的研究,采用FLUENT建立的数值水槽,对比例缩放的模型进行仿真分析。数值水槽中的波浪,采用边界造波法和阻力源项消波法实现;水槽模型基于Realizable k-ε湍流模型和VOF（Volume Of Fluid）模型建立。在对模型的仿真分析中,主要研究外形参数对于后弯管装置效率的影响,从吃水深度、迎浪面形状、气室形状和水平管长度四个方面进行了分析研究。同时,搭建与数值模型相对应的物理实验模型,将数值模型仿真实验和物理模型实验所得到的结果进行对比分析。针对后弯管波浪能发电装置的二级转换效率的研究,提出了两个新型固定导流板冲击式透平的模型与固定导流板对称翼冲击式透平对比,并在FLUENT中建立流道进行数值模拟研究。流道速度入口处利用UDF（User Defined Function）输入交变气流工况,研究上述透平在工况下的响应。并通过搭建物理实验模型进行发电。本文研究的水陆两用车后弯管波浪能发电装置确实有一定的发电能力,提出的整机波浪能到电能的转换效率可达37.5%,可以为水陆两用车上的部分小型用电设备供能,对于新能源汽车能源开发利用方向有参考意义。

关键词：水陆两用车波浪能后弯管数值仿真 CWR 冲击式透平

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后弯管波浪能利用技术及样机设计

海洋技术学报 2016年第5期35卷 10-16页

作者：吴必军李猛伍儒康陈天祥中国科学院广州能源研究所广东广州510070 中国科学院可再生能源重点实验室广东广州510070 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广东广州510640 中国科学院大学北京100049

分析总结了目前世界上发展的后弯管波浪能利用技术。历史资料表明,水槽规则波模型实验俘获宽度比最大值达到了79.1%,水池规则波实验最高值达到172.8%,而且都呈现较宽的通频带。水池随机波实验俘获宽度比平均值最高为52%。后弯管技术表... 详细信息

分析总结了目前世界上发展的后弯管波浪能利用技术。历史资料表明,水槽规则波模型实验俘获宽度比最大值达到了79.1%,水池规则波实验最高值达到172.8%,而且都呈现较宽的通频带。水池随机波实验俘获宽度比平均值最高为52%。后弯管技术表现出优良的波浪能量转换特性。基于前期的研究基础,经过对模型的改进和水槽规则波实验,研究发现模型从波浪能到气动功率的俘获宽度比最高值达到了99%,远超过历史文献最好值79.1%。样机设计表明,基于后弯管技术发展的波浪能利用装置具有良好的经济性。

关键词：波浪能后弯管俘获宽度比

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后弯管模型多环节能量转换特性实验研究

新能源进展 2022年第6期10卷 526-531页

作者：吴必军张芙铭覃梓真饶翔中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广州510640 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511457 中国科学院大学北京100049 中国科学技术大学合肥230026

后弯管(BBDB)技术从波浪能到电能的转换要经过多个环节,为提高后弯管技术能量转换性能,对一种新型的后弯管技术多环节阻尼形式展开了实验研究。水槽实验研究表明,在气流单向做功条件下,规则波下俘获宽度比(CWR)峰值为113.7%,随机波下CW... 详细信息

后弯管(BBDB)技术从波浪能到电能的转换要经过多个环节,为提高后弯管技术能量转换性能,对一种新型的后弯管技术多环节阻尼形式展开了实验研究。水槽实验研究表明,在气流单向做功条件下,规则波下俘获宽度比(CWR)峰值为113.7%,随机波下CWR峰值为81.9%,而在气流双向做功时,规则波下CWR峰值为138.6%,随机波下CWR峰值为94.0%;相对于简单气孔阻尼模型,带有导叶、叶轮和发电机元件阻尼的试验模型的CWR稍高于简单纯气孔模型,两者CWR曲线变化的趋势接近。

关键词：波浪能振荡水柱后弯管俘获宽度比