摘要：基于二自由度惯性摆工作原理,提出了一种可实现海洋机器人能量自给的波能转换装置。该机械装置可将波浪运动分解,经过一种改进的单向离合器,可将两个自由度上的往复摆动分别转化为正反向转动,扭转卷簧蓄能。对该机械装置进行简化,应用Lagrange方程建立动力学模型。利用四阶龙格-库塔算法进行算例分析,得到两个自由度上摆角的变化规律,并且通过比较获得了可以对装置优化的参数和条件,对进一步研究该波能转换装置的动态特性、机构优化设计、效率分析和系统控制具有非常重要的意义。

摘要：针对波浪能转换装置(WEC)能量捕获效率问题,设计了一种含有空间并联弹簧组件的非线性动力输出系统(PTO)。基于牛顿第二定律建立了浮子垂荡运动微分方程,获得给定波浪激励下振荡浮子的运动学规律。基于入口边界法构建三维规则波数值波浪水槽,并进行了波能转换装置流固耦合动力学仿真分析,计算结果同理论模型结果一致。进一步考虑空间并联弹簧的弹性系数、空间几何夹角以及波高、波浪周期等波浪参数对装置波能转换效率的影响,获得PTO系统弹簧刚度系数的优化设计区间以及弹簧空间夹角取值区间。研究结果对非线性波能转换器的设计与优化具有重要的工程意义。

摘要：波浪能是一种极具潜力的可再生能源。为推进波能资源的利用,开发具有应用前景的新型波能转换装置(WEC),提出了创新性的弹性胶囊振荡水柱式(EC-OWC)波能转换装置,设计建立了物理试验模型。通过膨胀波试验,研究了弹性胶囊的膨胀特性和自由膨胀波的运动特性;通过波浪试验,研究了装置与波浪耦合作用时的水动力性能,以及波浪和模型参数对系统振荡和波高放大比的影响。结果显示:装置内外水头差由0增加至30 cm时,自由膨胀波波速由约3.02 m/s减小至1.90 m/s,与一维纵波理论结果规律相符;相对水深在0.0644~0.0782范围内时,稳定后的波高放大比基本均超过4,其中相对水深值为0.0706时达到最大波高放大比6;波高放大比随相对水头的增大先增大后减小,相对水头值为6时达到最大波高放大比6.5;波高放大比在相对管长为1.77时达到最大值6.35。结果表明:一维纵波理论可为弹性胶囊的设计提供支撑;控制水头差可有效调整装置的自然振荡周期;当装置内外振荡周期相匹配时,系统达到近似共振,装置内部膨胀波为驻波,且当胶囊长度接近半波长时,波高放大比达到最大。通过对EC-OWC模型的初步水动力性能试验研究,展示了该装置的优越性能和共振特性,可为此类WEC的开发提供参考。

摘要：基于势流理论,建立波浪与摆式波能转换装置作用的三维频域分析模型。应用数值模型对两种质量的摆式波能转换装置进行水动力分析,在考虑粘性阻尼作用的条件下,计算传动系统的最优扭阻系数。在最佳工况下,开展了波浪频率对摆板运动响应和俘获能量影响的系统研究,给出了波浪最佳频率范围、摆板振幅、能量俘获效率以及摆板表面的波动压强。

摘要：本文主要介绍一种基于振荡浮子式波能转换装置的新型PTO装置,该装置相比现有的基于垂荡浮子的PTO能量转换装置能够更高效地摄取并利用波浪能,大大提高能量转换的效率。

摘要：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。

摘要：为了研究真实海域中振荡水柱(OWC)波能转换装置的水动力性能,本文基于势流理论和高阶边界元方法,建立了不规则波与岸基式OWC波能装置相互作用的二维非线性数值模型,不规则波基于JONSWAP谱生成。为了考虑由于水体黏性引起的能量耗散,在气室内水面边界条件中引入人工黏性阻尼。并在大连理工大学波流水槽中开展了物理模型试验,对数值模型的有效性进行了验证。研究发现,在不规则波作用下,OWC波能装置的水动力效率相较于规则波作用下有所降低,特别是在低频波区域效率差值最大。与规则波相比,不规则波浪作用下装置峰值效率对应的频率变大。气室内的相对水面高程随着有效波高的增加而降低,而气室内相对气压则随有效波高的增加而增大。OWC波能装置的水动力效率受有效波高的影响较小,其峰值效率对应的频率不受波浪非线性的影响。本文可以为OWC波能装置的设计提供参考。

摘要：文章提出一种带消波水道的方箱型浮式防波堤与振荡浮子式波浪能发电一体化装置概念设计方案,应用ANSYS Fluent软件,通过锚泊线准静态法、多体耦合动力学理论与Newmark-β法对一体化装置进行耦合水动力计算,分析不同阻尼及水道构型参数对集成系统消波与俘能效率的影响。结果表明,在阻尼选取区间内,线性等效电磁阻尼的俘能效率整体上大于Coulomb等效液压阻尼,增加浮子质量或增加线性阻尼系数,均可提升一体化装置的俘能效率,而对消波性能影响甚微。减小出口宽度,对俘能效率的提升有利并能提升消波性能。当消波水道入口完全浸没于水下时,俘能效率相对更高,消波效果更优。这种新颖的一体化装置构型为后续相关的消波与波浪能转换耦合水动力模型研究提供了思路与借鉴。