波浪能作为一种可再生海洋清洁能源,其开发利用对建设绿色港口具有重要意义。将振荡水柱式(oscillating water column,简称OWC)发电装置与码头结构相结合,提出了一种兼做防波堤的集成OWC波浪发电装置的圆沉箱与吸力桶整体预制式离岸深...波浪能作为一种可再生海洋清洁能源,其开发利用对建设绿色港口具有重要意义。将振荡水柱式(oscillating water column,简称OWC)发电装置与码头结构相结合,提出了一种兼做防波堤的集成OWC波浪发电装置的圆沉箱与吸力桶整体预制式离岸深水码头结构,这种新结构具有整体刚度大、耐久性好、施工作业时间短和可适用于软土地基的优点。使用水动力软件FLOW-3D建立新型结构的三维水动力模型,系统研究了不同前墙入水深度、透平开孔率及入射波高时新型结构在波浪作用下的水动力特性,并计算了其波能转化效率。结果表明,新型结构的波能转化效率随入射波高增大而增大,随透平开孔率及前墙入水深度的增加呈现出先增后减的趋势,在前墙入水深度取7.5 m,透平开孔率取6%时,波能转化效率最大可达49.04%。同时,本研究提出的新型离岸深水码头结构上所受的波浪力相比未开孔结构大幅降低,实现提高码头安全度和利用绿色能源的双收益。建议在实际工程设计中适当提高气室开孔的高程或设置防护措施,以保证波能转换装置免受极端波浪的影响。展开更多
为了拓展水面防波堤的有效消波周期范围,本文应用Bragg共振,开展多重水面穿透箱体与潜堤组合结构物的消波性能研究。基于时域势流理论,采用去奇异边界元方法(Desingularized Boundary Integral Equation Method,DBIEM),建立数值波浪水槽...为了拓展水面防波堤的有效消波周期范围,本文应用Bragg共振,开展多重水面穿透箱体与潜堤组合结构物的消波性能研究。基于时域势流理论,采用去奇异边界元方法(Desingularized Boundary Integral Equation Method,DBIEM),建立数值波浪水槽,数值计算了规则波与多重等间距布置的水面箱体与水底潜堤组合的结构物之间的相互作用。通过反射系数和透射系数分析了组合结构物的Bragg共振发生点位置、反射强度和消波性能。通过将数值结果与文献数据进行比较,验证了本文数值计算方法的有效性。计算结果给出了透射系数和反射系数随2S/λ(S为相邻结构物的中心间距,λ为入射波长)的变化趋势。结果表明,规则波在多重结构物中传播时会发生Bragg共振,此时其对波浪的衰减效果明显优于单体结构物。对于多重结构物,随着其数量、宽度、水面箱体浸深的增加,Bragg共振反射强度增加,不仅降低了透射系数,而且提升了对长周期波浪的消波能力;而增加相邻组合结构物间隙拓宽了有效消减波浪的周期范围。潜堤的存在加强了防波堤对长周期波的消浪能力。本研究为组合形式的防波堤设计提供参考。展开更多
文摘波浪能作为一种可再生海洋清洁能源,其开发利用对建设绿色港口具有重要意义。将振荡水柱式(oscillating water column,简称OWC)发电装置与码头结构相结合,提出了一种兼做防波堤的集成OWC波浪发电装置的圆沉箱与吸力桶整体预制式离岸深水码头结构,这种新结构具有整体刚度大、耐久性好、施工作业时间短和可适用于软土地基的优点。使用水动力软件FLOW-3D建立新型结构的三维水动力模型,系统研究了不同前墙入水深度、透平开孔率及入射波高时新型结构在波浪作用下的水动力特性,并计算了其波能转化效率。结果表明,新型结构的波能转化效率随入射波高增大而增大,随透平开孔率及前墙入水深度的增加呈现出先增后减的趋势,在前墙入水深度取7.5 m,透平开孔率取6%时,波能转化效率最大可达49.04%。同时,本研究提出的新型离岸深水码头结构上所受的波浪力相比未开孔结构大幅降低,实现提高码头安全度和利用绿色能源的双收益。建议在实际工程设计中适当提高气室开孔的高程或设置防护措施,以保证波能转换装置免受极端波浪的影响。
文摘为了拓展水面防波堤的有效消波周期范围,本文应用Bragg共振,开展多重水面穿透箱体与潜堤组合结构物的消波性能研究。基于时域势流理论,采用去奇异边界元方法(Desingularized Boundary Integral Equation Method,DBIEM),建立数值波浪水槽,数值计算了规则波与多重等间距布置的水面箱体与水底潜堤组合的结构物之间的相互作用。通过反射系数和透射系数分析了组合结构物的Bragg共振发生点位置、反射强度和消波性能。通过将数值结果与文献数据进行比较,验证了本文数值计算方法的有效性。计算结果给出了透射系数和反射系数随2S/λ(S为相邻结构物的中心间距,λ为入射波长)的变化趋势。结果表明,规则波在多重结构物中传播时会发生Bragg共振,此时其对波浪的衰减效果明显优于单体结构物。对于多重结构物,随着其数量、宽度、水面箱体浸深的增加,Bragg共振反射强度增加,不仅降低了透射系数,而且提升了对长周期波浪的消波能力;而增加相邻组合结构物间隙拓宽了有效消减波浪的周期范围。潜堤的存在加强了防波堤对长周期波的消浪能力。本研究为组合形式的防波堤设计提供参考。
