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梯形摆式波能转换装置水动力性能研究 被引量:8
1
作者 王冬姣 邱守强 叶家玮 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期589-593,共5页
基于势流理论,采用频域方法对固定梯形摆式波能转换装置的水动力性能进行研究。由于摆式波能转换装置固有周期较长,在固有周期附近辐射阻尼系数较小,故波能转换效率并不高。在线性理论下研究波能转换装置的水动力性能时通常忽略非线性... 基于势流理论,采用频域方法对固定梯形摆式波能转换装置的水动力性能进行研究。由于摆式波能转换装置固有周期较长,在固有周期附近辐射阻尼系数较小,故波能转换效率并不高。在线性理论下研究波能转换装置的水动力性能时通常忽略非线性阻尼的作用,当波浪周期等于装置的固有周期且负载阻尼系数等于辐射阻尼系数时可获最大的输出功率。类似于船舶横摇,对摆式波能转换装置而言有必要考虑非线性阻尼的影响,分析非线性阻尼对最佳负载阻尼系数的影响及负载阻尼系数对摇幅及波能转换效率的影响。 展开更多
关键词 摆式波能转换装置 非线性阻尼 水动力性能 负载阻尼 能转换效率
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球体波能转换装置捕获能量的理论研究 被引量:1
2
作者 张显涛 杨建民 肖龙飞 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期349-355,共7页
球体波能转换装置在波浪的激励下可以同时在水平和竖直两个模式振荡。基于线性微幅波浪和势流理论,将波浪与球体相互作用简化为球体固定不动,波浪绕过球体和球体在静止流体中运动。线性叠加以后得到总的速度势,计算出球体波能转换装置... 球体波能转换装置在波浪的激励下可以同时在水平和竖直两个模式振荡。基于线性微幅波浪和势流理论,将波浪与球体相互作用简化为球体固定不动,波浪绕过球体和球体在静止流体中运动。线性叠加以后得到总的速度势,计算出球体波能转换装置的平均功率和能量俘获宽度因子的解析表达式。理论研究表明:装置与波浪运动的相位差是影响波能的最重要的参数,最优相位差为-π/2,并且给出了最优相位差调节的理论表达式。另外,对波长、波幅、球体半径、水深和球心距静水面的距离等因素也进行了分析。 展开更多
关键词 球体波能转换装置 理论研究 平均功率 能量俘获宽度因子 影响因素
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阵列振荡浮子式波能转换装置试验 被引量:1
3
作者 勾艳芬 叶家玮 李峰 《广东造船》 2007年第2期1-3,共3页
本文介绍了一种阵列振荡浮子式简易波能转换装置,试验证明了该波能转换装置在没有进行二次转换的情况下,不仅保证了波能采集系统的性能稳定性而且提高了能量转换效率,为振荡浮子式波能转换装置的工程应用提供了有益的参考。
关键词 波能转换装置 振荡浮子 转换效率
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含机械整流动力输出之多自由度波能转换装置的水动力性能
4
作者 王冬姣 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期646-658,共13页
为提高波能俘获效率,提出了一种由固定平台、垂直轴对称浮体、管状结构和三个动力输出(PTO)机构组成的多自由度波能转换装置,其中管状结构与固定平台之间采用万向接头连接,浮体与管状结构间采用运动导向机构连接使两者具有相同的纵摇和... 为提高波能俘获效率,提出了一种由固定平台、垂直轴对称浮体、管状结构和三个动力输出(PTO)机构组成的多自由度波能转换装置,其中管状结构与固定平台之间采用万向接头连接,浮体与管状结构间采用运动导向机构连接使两者具有相同的纵摇和横摇运动,浮体沿管状结构滑动的能量俘获采用机械整流PTO系统使与之连接的发电机实现单向旋转,其余两个PTO安装在铰接轴处;利用势流理论建立了该装置水动力分析的时域计算模型,其中静水力和Froude-Krylov力采用沿浮体静浮时湿表面积分的线性和沿瞬时湿表面积分的非线性两种方法分别计算;为考虑可能出现的大幅纵/横摇运动的影响,垂向机械整流PTO负载力分解到纵荡、横荡和垂荡方向时不作线性化处理;分析了随浪规则波作用下,波高、垂向PTO和纵摇PTO阻尼系数的影响。结果表明:在相同参数下采用非线性方法所得垂向PTO的波能浮获效率及装置总效率均小于线性方法所得结果,而纵摇PTO的波能浮获效率则大于线性方法结果;波高越大,两种方法所得结果之间的差值越大。 展开更多
关键词 多自由度 波能转换装置 机械整流
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加有“引浪板”的固定式气动型波能转换装置水动力性能的计算 被引量:1
5
作者 徐勤勤 费乃振 《上海交通大学学报》 EI CAS 1987年第5期13-25,122,共14页
寻找和利用新能源是目前人们普遍感兴趣的问题。海洋波浪能作为一种新的再生型替代能源正引起人们极大的注意。本文对波能转换装置中的一种——侧向开口固定式气动型波能转换装置的性能进行了理论计算,对以往常规形式的转换装置的开口... 寻找和利用新能源是目前人们普遍感兴趣的问题。海洋波浪能作为一种新的再生型替代能源正引起人们极大的注意。本文对波能转换装置中的一种——侧向开口固定式气动型波能转换装置的性能进行了理论计算,对以往常规形式的转换装置的开口形式进行了改进,加装了“引浪板”。通过理论计算证明,加装“引浪板”后,气室的转换性能有了较大的提高,找到了“引浪板”的最佳倾角,并与试验结果进行了比较。计算采用格林函数法,通过内外场的匹配求解流场。文中所用方法具有一定的普遍意义。 展开更多
关键词 引浪板 波能转换装置 侧向开口 最佳倾角
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振荡浮子阵列式波能转换装置水动力性能与效率研究 被引量:3
6
作者 王梦 陈林烽 孙士艳 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 2021年第1期105-110,共6页
基于OpenFOAM开源软件,从连续性方程和NS方程出发,采用有限体积法(FVM)离散控制方程,流体体积法(VOF)追踪自由液面,采用动网格技术模拟物体在流体中的运动,研究多振荡浮子阵列式波能转换装置的水动力特性及能量转换效率.为验证OpenFOAM... 基于OpenFOAM开源软件,从连续性方程和NS方程出发,采用有限体积法(FVM)离散控制方程,流体体积法(VOF)追踪自由液面,采用动网格技术模拟物体在流体中的运动,研究多振荡浮子阵列式波能转换装置的水动力特性及能量转换效率.为验证OpenFOAM数值模拟结果的正确性,将基于OpenFOAM计算的单个浮体的非线性时域解与基于线性频域理论计算的稳态解进行对比.在保证对比结果基本吻合的基础上,分别针对单个浮子、双浮子阵列和三浮子阵列,研究其在不同能量输出系统阻尼、波长、波幅条件下的运动特征与能量转化效率,分析振荡浮子阵列在波浪中工作的水动力学机理和能量转化规律. 展开更多
关键词 OPENFOAM 水动力特性 能量转化效率 振荡浮子 波能转换装置
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波能转换装置耦合振动非线性水动力特性研究
7
作者 耿大洲 陈启卷 +2 位作者 郑阳 顾兴远 牛玉博 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期135-144,共10页
针对一种新型波能转换装置,开展非线性水动力特性研究。在势流理论基础上,考虑装置不规则外形(不对称,且水线面面积不恒定)与位置变化等非线性因素对回复力的影响,并引入Morison模型分析流体黏性的附加惯性力效应与阻力效应,建立包含主... 针对一种新型波能转换装置,开展非线性水动力特性研究。在势流理论基础上,考虑装置不规则外形(不对称,且水线面面积不恒定)与位置变化等非线性因素对回复力的影响,并引入Morison模型分析流体黏性的附加惯性力效应与阻力效应,建立包含主要的线性与非线性水动力、从波能捕获到转换全过程的非线性动力学模型。利用计算流体动力学法搭建数值波浪水槽,开展波能转换装置响应的准确模拟,并将数值波浪水槽与所提出的非线性动力学模型的结果对比,进行非线性水动力的效应研究和系数辨识。结果表明:传统线性模型造成对波能转换性能的过高估计,非线性水动力模型显著提高了自由衰减振荡、波浪-装置耦合响应等过程的计算精度;Morison模型系数在不同工况中是变化的,幅值响应因子的计算在共振频率附近对Morison模型系数的敏感性最高。研究结果可为准确、快捷地衡量波能转换装置性能提供指导。 展开更多
关键词 波能转换装置 非线性水动力 数值浪水槽 浪-装置耦合响应
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IPS式波能转换装置实验研究
8
作者 冯伟 王冬姣 叶家玮 《广东造船》 2008年第1期46-48,共3页
介绍了一种新型高效的IPS式波能转换装置,通过不同波况下实验装置输出功率的比较,得出了适合该装置工作的最佳入射波周期,为IPS式波能转换装置的工程应用提供了有益的参考。
关键词 IPS 波能转换装置 输出功率 入射周期
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双振荡水柱波能转换装置波能俘获特性数值模拟研究
9
作者 杨毅 杨韬略 +5 位作者 郭欣然 刘志刚 王红星 陈文 刘石 周宇 《船舶力学》 2025年第4期585-596,共12页
振荡水柱(OWC)波能转换装置具有结构简单、易于维护等优点,因此受到了全世界的关注。然而,该装置仍然面临着能量转换效率低和有效频带宽度窄等问题。本文对离岸双OWC阵列装置的波能俘获性能进行数值模拟研究。基于势流理论,在OWC波能装... 振荡水柱(OWC)波能转换装置具有结构简单、易于维护等优点,因此受到了全世界的关注。然而,该装置仍然面临着能量转换效率低和有效频带宽度窄等问题。本文对离岸双OWC阵列装置的波能俘获性能进行数值模拟研究。基于势流理论,在OWC波能装置气室的一阶和二阶自由表面边界上引入气动阻尼和人工阻尼,建立可考虑气液耦合的非线性气动模型。为了验证数值模型的准确性,进行水槽物理模型试验,并将数值结果与试验结果进行对比,发现两者吻合良好。研究结果显示:阵列装置之间的多重绕射波浪会导致装置的气室共振频率发生偏移;合理布置阵列装置有助于提升OWC波能装置的相对俘获宽度和有效频带宽度,最大可分别提升61.7%和24.5%。 展开更多
关键词 离岸振荡水柱波能转换装置 阵列装置 波能俘获 高阶边界元 物理实验
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振荡浮子式波浪能转换装置模型试验 被引量:24
10
作者 勾艳芬 叶家玮 +1 位作者 李峰 王冬姣 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期498-501,共4页
讨论了一种振荡浮子式简易波能转换装置,并在华南理工大学港航实验室进行了模型试验。实验验证了该波能转换装置能量采集系统的性能稳定,在入射波激励时垂荡运动效果较好,能量转换效率较高,且该装置结构简单、建造成本较低。
关键词 波能转换装置 振荡浮子 转换效率
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振荡浮子式波能装置的功率计算分析及参数设计 被引量:2
11
作者 王德莉 李霁 +4 位作者 杨雯 任志聪 张晓燕 史加荣 姚继涛 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期406-414,共9页
波浪能是重要的可再生资源之一,提高波浪能装置的能量捕获率是波浪能规模化利用的关键。本文对波浪能的能量转换装置进行了研究,针对装置于不同摇荡条件下的最大平均输出功率、最优阻尼系数及相关参数进行演化分析及求解。利用牛顿定律... 波浪能是重要的可再生资源之一,提高波浪能装置的能量捕获率是波浪能规模化利用的关键。本文对波浪能的能量转换装置进行了研究,针对装置于不同摇荡条件下的最大平均输出功率、最优阻尼系数及相关参数进行演化分析及求解。利用牛顿定律及质心系、转动惯量等建立二自由度、四自由度波浪能转换装置耦合运动模型,基于时间离散化的差分原理求解,同时采用模拟退火算法降低时间复杂度,提出了改良的粒子群算法,得到较为准确的结果,为实际工程中波浪能的高效采集提供思路和途径。 展开更多
关键词 波能转换装置 纵摇 垂荡 耦合模式 振动力学原理 最大平均输出功率 参数设计 算法优化
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离岸式振荡水柱波能装置的理论及数值研究 被引量:5
12
作者 胡杭辉 邓争志 +1 位作者 姚炎明 赵西增 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期325-335,共11页
基于势流理论,利用匹配特征函数展开法,求解微幅波与离岸式振荡水柱(OWC)波能转换装置相互作用的边界值问题.借助FLUENT软件及其用户自定义函数(UDF),建立二维完全非线性波-OWC装置数值模型.从理论和数值上分析OWC装置吃水深度、气室宽... 基于势流理论,利用匹配特征函数展开法,求解微幅波与离岸式振荡水柱(OWC)波能转换装置相互作用的边界值问题.借助FLUENT软件及其用户自定义函数(UDF),建立二维完全非线性波-OWC装置数值模型.从理论和数值上分析OWC装置吃水深度、气室宽度以及墙体厚度对波能转换效率的影响,解析解和数值结果吻合较好.依靠数值模型,模拟波高变化对OWC装置工作效率的影响.研究表明:OWC装置吃水深度的增加会导致高效频率带宽变窄,峰值向低频区移动;墙体厚度的增加会导致高频区波能转换效率下降,但对低频区影响较小;气室宽度的增大会导致高效频率带宽变宽,峰值向低频区移动;波高的增大会导致波能转换效率下降,在共振频率附近尤为明显. 展开更多
关键词 振荡水柱波能转换装置 计算流体动力学 势流理论 匹配特征函数展开法 能转换效率
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地形对岸式波能装置性能的影响研究 被引量:1
13
作者 平丽 董国海 +1 位作者 游亚戈 李仕成 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期74-80,共7页
近岸带的海域、海底和海岸都是不规则的,会引起波浪的不规则变形、折射、绕射和反射,使得波能分布不均匀,可能会影响波能装置的性能。本文基于小振幅波理论假设,从线性势流理论出发,用边界元方法研究地形对岸式波能转换装置(以下简称岸... 近岸带的海域、海底和海岸都是不规则的,会引起波浪的不规则变形、折射、绕射和反射,使得波能分布不均匀,可能会影响波能装置的性能。本文基于小振幅波理论假设,从线性势流理论出发,用边界元方法研究地形对岸式波能转换装置(以下简称岸式装置)的水动力性能的影响。计算结果表明,地形的影响是非常大的,不可忽略。一些带前港的地形对提高岸式装置的转换效率很有价值。本文理论对地形无任何限制,因而提供了一个在线性理论范围内模拟复杂地形条件下装置附近流场的方法,同时说明此计算方法对波能电站的设计和工程选址有一定的参考价值。 展开更多
关键词 小振幅理论 边界元法 岸式波能转换装置 水动力性能 前港 转换效率
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波能装置与浮式防波堤集成系统的水动力性能 被引量:8
14
作者 张恒铭 胡俭俭 +1 位作者 周斌珍 刘品 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1117-1122,共6页
为了研究波能装置与防波堤集成系统的发电与防波性能,使用粘性计算流体动力学软件Star-CCM+建立了二维数值波浪水槽模型。对比方箱在水槽中垂荡运动的实验结果,验证了数值模型,使用该模型研究了动力输出装置的阻尼为最优的情况下,方箱形... 为了研究波能装置与防波堤集成系统的发电与防波性能,使用粘性计算流体动力学软件Star-CCM+建立了二维数值波浪水槽模型。对比方箱在水槽中垂荡运动的实验结果,验证了数值模型,使用该模型研究了动力输出装置的阻尼为最优的情况下,方箱形、Berkeley-Wedge形、三角形和三角加挡板形4种不同底部形状对浮子防波性能和发电性能的影响。结果表明:浮子形状不对称的集成装置的防波和发电性能都要优于浮子形状对称的集成装置;三角加挡板形浮子的性能优越,具有成为理想的海岸保护与波能转换装置的巨大潜力。 展开更多
关键词 波能转换装置 浮式防 水动力性能 粘性计算流体力学理论 性能 发电性能 集成系统 Star-CCM+软件
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浮力摆波能发电装置的俘能特性分析 被引量:1
15
作者 范梦雨 赵江滨 +2 位作者 贾玉山 魏渊 王建新 《中国修船》 2020年第5期51-55,共5页
文章以浮力摆波能发电装置为研究对象,探索该装置的俘能特性的影响因素,利用AQWA水动力分析软件建立浮力摆的三维时域数值模型,分析浮力摆的净浮力、阻尼系数和转动关节的铰接位置对浮力摆波能发电装置的俘能特性的影响。结果表明:浮力... 文章以浮力摆波能发电装置为研究对象,探索该装置的俘能特性的影响因素,利用AQWA水动力分析软件建立浮力摆的三维时域数值模型,分析浮力摆的净浮力、阻尼系数和转动关节的铰接位置对浮力摆波能发电装置的俘能特性的影响。结果表明:浮力摆的净浮力、阻尼系数和转动关节的铰接位置对浮力摆波能发电装置的俘能特性均有较大的影响,为后续对装置的进一步探索提供依据和支持。 展开更多
关键词 波能转换装置 平均吸收功率 转换效率 俘能特性
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含惯性摆发电装置之浮标的水动力分析 被引量:1
16
作者 王冬姣 王英毅 +3 位作者 邱守强 刘鲲 叶家玮 梁富琳 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期420-429,共10页
文章利用拉格朗日方程推导了含惯性摆波能发电装置之浮标在规则波作用下的七自由度运动方程。为了验证所推导公式的正确性,制作了一个物理模型,并对无负载阻尼工况在水槽中进行了模型试验。借助商业软件AQWA-LINE计算浮标的附加质量、... 文章利用拉格朗日方程推导了含惯性摆波能发电装置之浮标在规则波作用下的七自由度运动方程。为了验证所推导公式的正确性,制作了一个物理模型,并对无负载阻尼工况在水槽中进行了模型试验。借助商业软件AQWA-LINE计算浮标的附加质量、辐射阻尼系数及波浪扰动力。利用文中推导的方程,计算了浮标及摆锤的运动响应,并将理论计算得到的结果与实验结果进行了比较。最后,分析了负载阻尼系数对浮标纵摇运动、摆锤纵摇运动、摆锤相对纵摇运动及波能转换效率的影响。 展开更多
关键词 航标 惯性摆 波能转换装置
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海洋波浪能发电技术的发展与应用 被引量:20
17
作者 沈利生 张育宾 《能源研究与管理》 2010年第4期55-58,共4页
随着世界能源的日趋紧张和环境问题的日益凸显,海洋波浪能作为一种清洁、可再生能源而备受世界各国的重视。文章首先介绍了波浪能的定义、成因与优点,针对海洋波浪能发电技术的基本原理、能量转换系统等作了全面综述,介绍了国内外海洋... 随着世界能源的日趋紧张和环境问题的日益凸显,海洋波浪能作为一种清洁、可再生能源而备受世界各国的重视。文章首先介绍了波浪能的定义、成因与优点,针对海洋波浪能发电技术的基本原理、能量转换系统等作了全面综述,介绍了国内外海洋波浪能发电技术的进展和主要波能装置。 展开更多
关键词 浪能 浪能发电 波能转换装置 新能源
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Comparison of the Performance of Two Direct Wave Energy Conversion Systems: Archimedes Wave Swing and Power Buoy 被引量:1
18
作者 Jawad Faiz M. Ebrahimi-Salari 《Journal of Marine Science and Application》 2011年第4期419-428,共10页
Many wave energy conversion devices have not been well received. The main reasons are that they are too complicated and not economical. However, in the last two decades direct conversion systems have drawn the attenti... Many wave energy conversion devices have not been well received. The main reasons are that they are too complicated and not economical. However, in the last two decades direct conversion systems have drawn the attention of researchers to their widely distributed energy source due to their simple structure and low cost. The most well-known direct conversion systems presently in use include the Archimedes Wave Swing (AWS) and Power Buoy (PB). In this paper, these two systems were simulated in the same conditions and their behaviors were studied in different wave conditions. In order to verify the simulations, results of the generator of the finite element computations were followed. An attempt was made to determine the merits and drawbacks of each method under different wave conditions by comparing the performance of the two systems. The wave conditions suitable for each system were specified. 展开更多
关键词 AWS PB direct wave energy conversion PM linear generator
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