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典型半潜式平台结构的微振子捕能特性研究

水力发电学报 2022年第8期41卷 20-29页

作者：房志杰刘延俊薛钢山东大学海洋研究院青岛266237 山东大学机械工程学院&高效清洁机械制造教育部重点实验室济南250061

半潜式平台在海洋资源开发领域应用前景广阔,但存在平台设备能源供给不足的问题。本研究把常见的半潜式平台简化为三种典型的浮式基础,将波浪能发电装置集成至浮式基础,建立浮式基础与浮子耦合的运动方程,利用水动力仿真软件aqwa开展数... 详细信息

半潜式平台在海洋资源开发领域应用前景广阔,但存在平台设备能源供给不足的问题。本研究把常见的半潜式平台简化为三种典型的浮式基础,将波浪能发电装置集成至浮式基础,建立浮式基础与浮子耦合的运动方程,利用水动力仿真软件aqwa开展数值模拟和参数化分析,获得了波浪方向、浮式基础的截面形状、浮子直径以及浮子与浮式基础间距等因素对浮子捕能特性的影响规律。结果表明,四棱柱浮式基础在特定波浪方向下能够增强微阵列浮子的捕能效果,三棱柱浮式基础使微阵列浮子更好地适应各个方向的波浪激励,圆柱浮式基础以遮蔽效应为主,较大程度上减弱了浮子的捕能特性;不同波浪方向对四棱柱浮式基础、三棱柱浮式基础周围的浮子影响较大,而对基于圆柱浮式基础的微阵列浮子影响不大;通过增加浮子的直径以及浮子距圆柱浮式基础的距离,能够有效提高微阵列浮子平均输出功率。本研究可为半潜式平台与波浪能发电装置的集成提供参考。

关键词：波浪能微阵列浮子浮式基础 aqwa仿真半潜式平台

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波浪能发电装置浮体形状参数对俘能性能影响

山东大学学报（工学版） 2020年第6期50卷 1-8,16页

作者：刘延俊王伟陈志王冬海王登帅薛钢山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室山东济南250061 山东大学海洋研究院山东青岛266237 中电科海洋信息研究院有限公司北京100041

为明确振荡浮子式波浪能装置浮体形状参数对俘能性能与工作稳定性的影响,建立线性能量输出系统作用下的浮体频域计算模型,推导俘能功率与俘能宽度比的计算公式,介绍浮体频域数值模拟步骤,运用ANSYS-aqwa软件开展研究,计算并对比不同底... 详细信息

为明确振荡浮子式波浪能装置浮体形状参数对俘能性能与工作稳定性的影响,建立线性能量输出系统作用下的浮体频域计算模型,推导俘能功率与俘能宽度比的计算公式,介绍浮体频域数值模拟步骤,运用ANSYS-aqwa软件开展研究,计算并对比不同底面形状和圆台半顶角下浮体的俘能功率与俘能宽度比,探讨浮体形状参数对其俘能性能的影响规律,为适用于锚泊浮台的波浪能供电装置浮体形状参数优化提供理论基础。研究结果表明:相对于圆锥和圆球底面,圆台底面的实际制作可行性高,且在中频波段的俘能性能与俘能稳定性均优于一般圆柱浮体;上大下小型圆台浮体的俘能性能和工作稳定性较好,半顶角增加时,浮体的俘能性能增加且可改善浮体的中频俘能性能,可根据工作波况合理选择最佳的半顶角,使得浮体具有最佳的俘能性能与工作稳定性。

关键词：波浪能振荡浮子装置形状参数俘能性能 aqwa仿真

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网箱养殖支撑平台对波能浮子捕能的影响

山东大学学报（工学版） 2021年第6期51卷 9-16页

作者：王若宏刘延俊山东大学海洋研究院山东青岛266237 高效洁净机械制造教育部重点实验室山东济南250061

将波浪能装置集成到深远海网箱养殖支撑平台是解决平台供电问题的新思路。为明确平台对波浪能浮子捕能的影响,基于线性势流理论与边界元方法,建立支撑平台与浮子频域耦合运动方程,采用线性能量转换系统阻尼计算浮子捕能功率,计算对比有... 详细信息

将波浪能装置集成到深远海网箱养殖支撑平台是解决平台供电问题的新思路。为明确平台对波浪能浮子捕能的影响,基于线性势流理论与边界元方法,建立支撑平台与浮子频域耦合运动方程,采用线性能量转换系统阻尼计算浮子捕能功率,计算对比有无平台对4种不同形状浮子频域捕能功率的影响;考虑平台对波浪入射方向的影响,利用aqwa软件进行频域与时域分析,计算比较不同波浪入射角度对浮子平均捕能功率的影响。研究结果表明,平台会增加浮子捕能功率,圆弧型和圆锥型底面浮子在不同波浪频率下捕能功率高于其他形状浮子;在给定波高和周期下,波浪入射角度为45°时浮子平均捕能功率最大;在实际应用中应根据实际海域波况合理选择浮子形状及装置布放角度。

关键词：波浪能网箱养殖支撑平台浮子捕能波浪方向 aqwa仿真

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漂浮式波浪能采集装置结构优化

漂浮式波浪能采集装置结构优化

作者：胡珊集美大学

学位级别：硕士

本文以已经成功海试的漂浮式波浪能发电平台为研究基础,利用水动力学分析软件aqwa对漂浮式波浪能发电平台的采能装置进行数值模拟优化研究,在实验室造波水槽中搭建模型实验台进行实验优化分析,及探索了船艏角度和浮子质量对浮子采能效... 详细信息

本文以已经成功海试的漂浮式波浪能发电平台为研究基础,利用水动力学分析软件aqwa对漂浮式波浪能发电平台的采能装置进行数值模拟优化研究,在实验室造波水槽中搭建模型实验台进行实验优化分析,及探索了船艏角度和浮子质量对浮子采能效率的影响,并设计了一种漂浮式波浪能发电平台的变质量浮子系统及其控制方法。研究的主要内容包含以下几个部分:(1)介绍几种浮子式波浪能发电装置及其波浪能采集效率研究进展,并指出目前漂浮式波浪能采集装置优化研究存在的各种问题。(2)利用微幅波理论以及水动力学分析软件aqwa对该漂浮式波浪能发电平台进行数值模拟优化研究。得到了不同浮子间距、浮子摆放方式和浮子臂长度等情况下的浮子采集波浪能的效率。将数值模拟优化前后的模型图和采能效率进行了对比及分析,最后结果表明:1m的浮子间距优于0.25m的浮子间距,浮子垂直摆放方式优于水平摆放方式,浮子臂长短交错排布方式优于浮子臂长一致的排布方式。(3)在实验室造波水槽中搭建模型实验台进行实验优化研究。在相同波况下进行小组对比实验,得到了不同浮子间距、浮子个数、浮子摆放方式和浮子臂长度等情况下的浮子采能功率。将实验优化前后的模型图和采能功率进行了对比分析,结果发现:浮子垂直摆放优于浮子水平摆放,浮子臂长短交错排布优于浮子臂长一致的排布方式,这与数值仿真结果吻合。(4)探索了相同波况下,不同浮子的采能效率及不同船艏楔形角和不同浮子质量情况下的各浮子采能效率。结果发现:a、沿波浪的传递方向,各浮子的采能效率依次减小,并且减小的幅度逐渐增加。b、在该平台和波况下,浮子质量较小,采能效率会较高。但具体的质量选取需要根据实际情况来定。c、浮子采能效率随着船艏楔形角的增大而增大。但是船艏楔形角不宜太大,影响平台自对浪效果。(5)设计了一种漂浮式波浪能发电平台变质量浮子系统及其控制方法,实现了质量可变技术在波浪能发电装置中采能部分的新应用,增加了波浪能的利用率。

关键词：波浪能 aqwa仿真优化实验研究