针对海上风能与波浪能低成本开发的问题,本文提出将振荡浮子波浪能装置(Wave energy converter, WEC)集成于“海油观澜号”浮式风机上,以期通过波能俘获特性在增强系统发电效益的同时降低浮式风机运动响应。本研究基于势流理论和莫里森...针对海上风能与波浪能低成本开发的问题,本文提出将振荡浮子波浪能装置(Wave energy converter, WEC)集成于“海油观澜号”浮式风机上,以期通过波能俘获特性在增强系统发电效益的同时降低浮式风机运动响应。本研究基于势流理论和莫里森方程,在AQWA软件中实现浮式基础和WEC的水动力耦合分析,并利用叶素动量理论在FAST软件中对叶片气动影响进行模拟,以实现全耦合分析。经水池模型试验数据验证数值模型的准确性后,进一步研究了4种WEC集成方案对浮式风机运动响应和发电效益的影响。结果表明:在半潜式基础中心立柱和边立柱间集成6个WEC的发电阵列方案可有效抑制风机的纵摇运动;在极端工况下风机纵摇角度的最大值和标准差可分别降低16.2%和10.3%;相较于单独的风机,联合系统发电效益可提高13.9%。由此可见,集成对于增强系统发电效益、降低浮式风机运动响应效果显著。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
文摘针对海上风能与波浪能低成本开发的问题,本文提出将振荡浮子波浪能装置(Wave energy converter, WEC)集成于“海油观澜号”浮式风机上,以期通过波能俘获特性在增强系统发电效益的同时降低浮式风机运动响应。本研究基于势流理论和莫里森方程,在AQWA软件中实现浮式基础和WEC的水动力耦合分析,并利用叶素动量理论在FAST软件中对叶片气动影响进行模拟,以实现全耦合分析。经水池模型试验数据验证数值模型的准确性后,进一步研究了4种WEC集成方案对浮式风机运动响应和发电效益的影响。结果表明:在半潜式基础中心立柱和边立柱间集成6个WEC的发电阵列方案可有效抑制风机的纵摇运动;在极端工况下风机纵摇角度的最大值和标准差可分别降低16.2%和10.3%;相较于单独的风机,联合系统发电效益可提高13.9%。由此可见,集成对于增强系统发电效益、降低浮式风机运动响应效果显著。
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。
