振荡浮子式波能转换装置阵列的物理模型水池试验

振荡浮子式波能转换装置在防波堤上进行阵列化布置时,各装置的浮子获能体之间会发生复杂的水动力相互作用,影响装置的运动和发电性能.开展物理水池试验,研究了防波堤前振荡浮子式波能装置阵列的水动力响应特性,着重分析了不同波浪条件下浮子尺寸和分布间距对装置运动性能和发电功率的影响规律.研究发现,在所考虑的参数范围内,相同波况条件...     

振荡水柱波能转换器的消反射特性研究

基于势流理论,建立了振荡水柱(OWC)型波能转换器的二维数学模型.采用去奇异的边界积分方程法(DBIEM)模拟了完全非线性波.通过调整OWC腔室内振荡压强的幅值和相位,使OWC工作于消反射状态.研究了波能吸收效率与OWC腔室内振荡压强的幅值、相位的关系.数值计算表明:消反射时,OWC的波能吸收效率比传统形式的OWC高很多.在消反射状态下,OWC腔室内振荡压强和通过透平气体流量的幅值增大且二者存在相位差,这与传统的OWC是不同的.最后提出了不同于传统形式的新型OWC波能转换器的设计思路.     

振荡浮子式波能装置波浪爬升特性试验

复杂海洋环境下振荡浮子式波能装置与波浪相互作用过程中,浮子迎浪侧会发生波浪爬升等非线性现象,严重时波浪会越过浮子顶部,这对波能装置的发电效率及工作性能产生不利影响.设计并进行了规则波作用下垂荡浮子迎浪侧波浪爬升特性的物理模型试验,探讨了波浪周期、常数PTO(能量摄取,power take-off)阻尼以及不同周期下改变...     

振荡水翼波能回收在船舶节能推进中的应用

在船舶能效设计指数（EEDI）成为国际公约,造船界大力发展绿色船舶技术的背景下,提出了在船体两侧用螺旋弹簧连接振荡水翼,借助船体和水翼在波浪中的摇荡运动回收波浪能产生推力的节能设想.基于势流理论建立了顶浪情况下振荡水翼与船体的频域耦合水动力模型,以一艘集装箱船为例,对水翼 船体系统进行了理论分析和设计探讨,预报了振荡水翼所能产生的推力并分析了水翼对船舶耐波性的影响;利用模型研究了水翼位置、弹簧刚度、浸没深度等参数对波能回收效果的影响.结果表明：水翼位置对船舶的耐波性有较大影响;弹簧刚度则与水翼产生的推力密切相关;而水翼浸没深度的影响十分有限.本研究可为此类绿色船舶设计提供依据和参考.     

双浮体波能装置的水动力计算与能量转换特性分析

 波浪能是一种可再生清洁能源,波浪能发电是开发和利用波浪能的主要形式。双浮体波浪能发电装置是一种结构简单、建造和安装成本较低的波浪能装置。为提高该类装置的可靠性和能量转换效率,本文针对其水动力性能和能量转换特性进行研究。基于线性波浪理论,建立装置的运动学方程,确定装置不同结构体的运动响应函数以及能量输出函数,并采用频域水动力数值方法,计算装置不同结构体的水动力系数,获得不同条件下位移幅值和输出功率随波浪频率的变化曲线。经过计算与分析,获得波浪作用下装置的运动规律和能量输出受波浪频率、PTO 系统阻尼系数以及装置的结构和材料等因素的影响规律。     

多自由度振荡浮子装置波浪爬升特性试验与数值模拟

增加振荡浮子式波浪能发电装置的自由度可以拓宽设备的捕获频带,从而有效地提高其捕获效率,但这也意味着浮子与波浪间的作用过程更加复杂,产生的波浪爬升等非线性现象不容忽视,严重时甚至会发生越浪从而降低浮子装置的使用寿命和效率．本文开展了规则波作用下多自由度浮子迎浪侧波浪爬升特性的物理模型试验,对单自由度运动和多自由度耦合运动的浮子上的波浪爬高进行了比较,以分析在有无动力输出装置(power take-off,PTO)阻尼条件下自由度之间的相互作用效应,并使用数值模拟分析耦合运动浮子周围的流场分布．结果显示,增加自由度可以导致没有PTO阻尼的浮子上的波浪爬高显著降低,有效降低越浪风险．对于有PTO阻尼的多自由度振荡浮子,增加垂荡方向上的PTO阻尼力对波浪爬升有很大影响．三自由度耦合运动浮子能更好地利用波浪能并具有更好的安全性．     

摆臂浮子式波能装置的运动及能量转换性能

 海洋波浪能是一种清洁的海洋可再生能源,受到了广泛关注。设计和制作了一种摆臂浮子式波浪能实验装置,并在船模拖曳水池进行实验,以研究该装置的运动和能量转换性能。摆臂浮子式波浪能实验装置由两个浮子、两个摆臂以及机械传动装置和发电机组成,装置固定于拖车之上。通过水池实验测量不同工况下浮子的垂向运动加速度和发电机的输出电压,分析波高和周期对浮子运动的影响,计算装置在不同波浪条件下的能量转换效率。从实验结果可知,在波浪作用下,装置的垂荡运动性能较好,具有较高的能量转换效率。     

多层水平板透空式防波堤消浪性能试验研究

从破坏波浪水质点垂向运动轨迹出发,提出一种由多层水平板组成的透空式防波堤新结构.通过物理模型试验,深入探讨了防波堤结构几何参数(相对宽度、相对间距)以及波陡等因素对防波堤消浪效果的影响,并对不同因素影响下的透射系数以及反射系数变化特征进行了比较和分析.试验结果表明,该结构具有良好的消浪性能,且对波浪的反射作用较弱.多层水平板透空式防波堤结构是对传统防波堤结构型式的发展,对促进透空式防波堤结构作为永久性建筑物的实际应用具有重要意义.     

基于阻尼控制的不同底部形状振荡浮子俘能效果对比

为优化振荡浮子式波浪能装置的能量俘获效果,针对圆柱形浮子底部的形状对装置俘能的影响展开研究,选取主流的平底、圆锥底和半球底进行计算对比.首先,建立浮子运动的频域模型;然后,通过ANSYS-AQWA对3种浮子进行水动力计算,得到3种浮子的附加质量、辐射阻尼、波浪激励力、幅值响应算子等水动力参数,对结果进行比较;最后,在频...     

防淤积型透空式防波堤波浪爬高试验及预测研究

波浪爬高是防波堤堤顶高程设计和预估工程造价的重要影响因素．以防淤积型透空式防波堤为研究对象,采用1∶10的模型比尺,在64组不同工况下开展防波堤的物理模型爬高试验,并记录了不同工况下防波堤迎浪侧的最大波浪爬升高度,探究了防波堤的波浪爬升特征．分别运用多项式回归方法、速度水头方法与M5’模型树算法并结合物理模型试验波浪爬高结果,发展透空式防波堤波浪爬高的预测公式．利用统计参数对3种方法发展的预测公式进行对比分析．结果表明：透空式防波堤背浪侧的波面变化滞后于迎浪侧,其最大波浪爬高小于迎浪侧,防波堤具有良好的消波效果;采用多项式回归方法与速度水头方法发展的预测公式能够在一定程度上实现对防波堤波浪爬高的预测,前者仅考虑了波高而忽略了其他波浪条件及防波堤结构参数对波浪爬升高度的影响,后者对波浪爬高的预测结果与试验值偏差较大,二者在实际应用过程中都存在一定的局限性;M5’模型树算法发展的波浪爬高预测公式利用无量纲参数综合了各项波浪要素以及防波堤的结构参数等,拥有良好的统计指数,能够更好地预测透空式防波堤的波浪爬高,具有较高的实际应用价值．     

振荡管冷效应的实验研究

对充排气时间比为0.173的振荡管的冷效应及有关因素的影响进行了实验研究,考虑管长、膨胀比、管外换热状况对振荡管冷效应及壁温分布的影响.结果表明,强化管外传热,可明显增强振荡管冷效应;如膨胀比ε=3~5时,制冷效率η可提高3%~9%;管长L增大,η略高,最佳射流频率fopt相差不大;ε的变化对壁温分布影响剧烈.     

潜堤对海啸波作用下岸滩剖面变化影响试验

基于波浪水槽试验,对潜堤能否有效减少海啸岸滩冲刷问题开展研究。选取孤立波作为入射波,考虑不同潜堤位置和堤顶水深情况,同时选取没有修建潜堤时海啸岸滩变化试验结果进行对比分析。实验对波高、流速、地形变化以及孤立波的上爬、回落等全过程进行测量和记录。研究结果表明,潜堤的修建并不能有效减少海啸对岸滩的冲刷,仅能改变淤积沙坝的高度和位置,且会造成潜堤离岸侧局部略有淤积,向岸侧会出现明显的局部冲刷坑。潜堤位于水跃发生区域时,对减小岸滩淤积沙坝高度效果最为明显。保持堤顶水深不变,减小潜堤的离岸距离,对减少最大局部冲刷深度效果更为明显。     

垂直导桩锚固方箱-水平板式浮堤消浪性能试验研究

提出了垂直导桩锚固方箱-水平板式浮堤,通过实验室物理模型试验研究了规则波作用下浮堤模型的消浪性能和升沉运动响应.探讨了相对宽度、水平板层数、水平板与方箱间距等几何参数对浮堤消浪性能与浮堤升沉运动的影响及消浪性能与浮堤升沉运动的相关性.试验结果表明提出的方箱-水平板式浮堤的消浪性能好于单一方箱,在B/L(模型宽度与波长比)为0.2时,其透射系数比方箱模型透射系数减小约0.2,升沉高度比方箱模型升沉高度减小0.3倍入射波高.通过对透射系数的主要影响因素进行多元回归分析得到了透射系数的拟合公式.     

振荡管管壁轴向导热的试验研究

对振荡管管壁的轴向导热进行了实验研究，提出了一定振荡频率和膨胀比下隔阻客壁轴向导热对振荡管等熵制冷效率及管内流动的影响规律，结果表明；隔阻振荡管冷、热端管壁的轴向导热、使管内激波幅值增大，激波形成点后移，等熵制冷效率有显著提高。     

含油污水滤床过滤性能试验研究

在油田污水处理系统中,过滤装置性能的好坏对整个污水处理工艺的效果有直接影响。对含油污水滤床过滤特性进行了试验研究,考察了滤料种类以及滤速等因素对污水过滤效果和压降的影响。研究结果表明,在石英砂、无烟煤和核桃壳3种滤料中,核桃壳对污水中原油的过滤效果较好,核桃壳和石英砂对污水中固体悬浮物的过滤效果较好;颗粒粒径较大的无烟煤滤层压降较小,核桃壳和石英砂滤层压降较大。不管何种滤料,污水在滤层中的压降随滤速的增加均单调增加。对污水中原油的去除效果来说,无烟煤和核桃壳随滤速的增加过滤效果变差,但对于石英砂滤料,在试验滤速范围内随着滤速的增加,污水的过滤效果却变好。     

含油污水滤床过滤性能试验研究

在油田污水处理系统中，过滤装置性能的好坏对整个污水处理工艺的效果有直接影响。对含油污水滤床过滤特性进行了试验研究，考察了滤料种类以及滤速等因素对污水过滤效果和压降的影响。研究结果表明，在石英砂、无烟煤和核桃壳3种滤料中，核桃壳对污水中原油的过滤效果较好，核桃壳和石英砂对污水中固体悬浮物的过滤效果较好；颗粒粒径较大的无烟煤滤层压降较小，核桃壳和石英砂滤层压降较大。不管何种滤料，污水在滤层中的压降随滤速的增加均单调增加。对污水中原油的去除效果来说，无烟煤和核桃壳随滤速的增加过滤效果变差，但对于石英砂滤料，在试验滤速范围内随着滤速的增加，污水的过滤效果却变好。     

无粘结预应力混凝土平板-T形柱节点冲切性能试验研究

针对平板-异形柱节点冲切试验很少以及现行规范没有明确规定的情况,进行了5个无粘结预应力混凝土平板-T形柱节点试件和1个钢筋混凝土平板-T形柱节点试件的冲切性能对比试验.阐述了无粘结预应力混凝土平板-T形柱节点的冲切受力性能和破坏特征,研究了无粘结预应力钢筋应力变化特点以及抗冲切箍筋、板暗梁面筋的应力变化特点,并将其受力性能与具有相同板厚和相同板面平均配筋率的钢筋混凝土平板-T形柱节点进行了对比,探讨了施加预压应力对平板-异形柱节点冲切受力性能的影响.试验结果表明,与相应的钢筋混凝土平板-T形柱节点试件相比,施加一定预压应力的试件具有相当的延性和较好的抗冲切受力性能;增加预压应力可提高节点的冲切承载力.最后采用ACI 318 - 02, Eurocode 2和GB 50010 - 2002所推荐的计算公式对上述节点的冲切承载力进行了验算,提出规范公式均适用于计算平板-异形柱节点冲切承载力的设计建议.