摘要：为了验证海洋温差能发电技术的可行性,检验关键设备工作性能并提供可靠的数据支撑,设计并建造了一套50 kW级海洋温差能发电测试平台。通过建立有机朗肯循环系统数学模型,研究了冷热源温度对系统性能的影响,同时通过平台运行试验,验证了理论设计模型的准确性并测试了典型工况下系统的运行特性。结果表明:冷热海水温差越大,系统循环热效率越高;测试平台运行结果与模拟结果吻合良好,系统瞬时最大发电功率可达43.9 kW,平均循环热效率为2.49%。

摘要：提出一种新型潜艇反渗透-输送机系统,用热力学方法得出输送机的工作循环,获得以单位产水电能消耗(SEC)最小为目标的最佳设计方案。结果表明,当操作压力降低且回收率增加时,最佳SEC降低。将该系统的SEC与潜艇RO-水泵系统和陆基RO系统进行比较可知,在静水压力作用下,当回收率为0.5时,潜艇RO-水泵系统的SEC比陆基RO系统低约50%。在海洋热能的帮助下,与潜艇RO-水泵系统相比,潜艇RO-输送器系统的SEC进一步降低10%~18%。

摘要：通过对海洋温差能发电向心透平气动部分进行设计,对其气动性能及喷嘴的影响进行模拟研究。采用经验参数和遗传算法对其进行一维参数设计,并通过三维造型得到透平气动模型。采用计算流体动力学(CFD)技术对透平的三维流场和性能进行了数值模拟。结果表明,在设计工况下透平的气动效率达到86.5%。在此基础上,对设计工况下的喷嘴-叶轮径向间隙和喷嘴叶片安装角进行分析,得到喷嘴-叶轮相对径向间隙为0.04左右,可变喷嘴安装角约为37°时,透平的效率最高。因此,在设计工况下,可通过对喷嘴-叶轮径向间隙和喷嘴安装角进行微调来得到更高的透平效率;在非设计工况下,可采用可调喷嘴来适应不同工况下的流动,使得透平在不同工况下均有较好的工作性能。

摘要：通过对7.5 kW海洋温差能向心透平的蜗壳、喷嘴和叶轮进行气动设计,模拟研究了透平在设计工况及非设计工况下的气动性能。采用经验参数及遗传算法优化方法对透平的一维参数进行设计,得到一维设计结果,并据此对蜗壳、喷嘴和叶轮进行三维设计,得到透平的气动结构造型。利用CFD技术模拟研究了透平的三维流场及性能,得到透平在设计工况及非设计工况下的性能,模拟结果表明:在设计工况下,透平效率为86.5%;在非设计工况下,透平效率随着叶轮转速的增加而增大,但增加至设计转速后,透平效率增加幅度较小;随着进口温度的升高,透平效率逐渐增大;当进口压力为设计工况压力时,透平效率存在最大值;非设计工况下的透平功率基本与叶轮转速、进口压力和进口温度均呈正相关;设计工况下的最佳喷嘴-叶轮相对径向间隙为0.05,可变喷嘴叶片安装角为35~40°。

摘要：海洋温差能资源时空分布特征分析和总量估算是其开发利用及选址、设计的基础工作。本文通过研究海洋温度场的变化特征,结合信息熵理论,应用高斯分布函数,建立了一种新的海洋温差能资源评估算法,即海洋温差熵(ocean temperature differences entropy, OTDE)算法,提出了表征温差时空变异特征的海洋温差熵作为评估参数,并结合中国南海海域开展了温差在不同时间尺度和空间范围上不确定性变化的定量研究。结果表明:中国南海榆亚暗沙、黄岩岛附近海域的海洋温差时空分布较稳定、资源可预测性强,是海洋温差能开发建址的理想区域,可为今后南海温差能资源评估及电站选址提供技术参考。

摘要：不考虑波浪、海流以及平台运动的作用,研究管内流动对冷水管动力性能的影响。基于悬臂输液管道梁模型,通过轴向流速比α、流速角比ψ和切向流速比φ三个进流口流场参数描述自由端边界条件,获得冷水管在内流作用下的控制方程。从流体动力项对管道做功的角度分析发现,φ对管道失稳的临界流速有很大的影响,并且φ=0被认为是对进流口流场的正确描述;然而,通过Galerkin法分析发现,φ=0的进流口流场模型不能解释进流口压降Δp对动态失稳基本没有影响的试验现象。相反,φ≠0的进流口流场模型在使得进流口压降Δp的影响几乎为零的同时,还能够获得较大的临界流速,与Kuiper观察的试验现象相符。切向流速比φ的正确评估是准确预测临界流速的前提条件。

摘要：海洋温差能是一种可持续的绿色能源,储藏量大、资源稳定,受季节和昼夜的影响小,具有开发利用的潜力。利用海洋温差能驱动的水下运载器在航行时无需能源补充,海洋温跃层上下的温差就是潜水器动力的来源。它能够长期不间断地在水下工作,在军事探测和科学研究方面有着广泛用途。文中提出了水下运载器的动力系统的初步设计方案,重点讨论了发动机的主要组成部分的设计构想。

摘要：复杂多变的海洋工况将诱发大口径冷水管强迫振动,为探明均布载荷、线性变化的静水压力、集中载荷和周期载荷作用下冷水管振动响应机制。基于Euler-Bernoulli梁理论,建立了管道动力学控制方程,采用广义积分变换法,求解了系统强迫振动的解析解,并与同伦摄动法相对比,验证了该方法的高精度和有效性,分析了内流、黏弹性耗散系数、阻尼比和质量比对管道振动特性的影响。结果表明:当内流流速对应的振动频率与固有频率接近时,管道将出现动态失稳。增大黏弹性耗散系数、阻尼比和质量比对横向位移的抑制效果呈现依次递减的规律,改变激振位置和激振频率可显著改变管道横向位移。该研究成果可对冷水管的初期设计提供一定的指导作用。

摘要：海洋温差能供电是提高水下滑翔机的续航里程和在位工作时长的有效技术手段。其能量传递路径的优化与能量转化效率提升对于保证水下滑翔机正常工作至关重要。基于水下滑翔机海洋温差能供电系统中机械能-电能转换过程的能量转换机理与损耗机理,建立了液压马达以及发电机等关键器件的参数化能量平衡方程、机械能-电能转换模型以及转换效率计算公式,开展了能量转换过程的效率分析。通过平台试验与模型求解结果对比可知,压力能-动能、动能-电能的能量转化效率的相对误差较小,分别仅为6.37%、5.12%。验证了模型的准确性。在此基础上,通过对模型的效率分析,对海洋温差能供电系统进行了优化设计与试制。在后续的海试试验中,试验样机可以收集6701 J的电能,压力能-电能转化过程的能量转化效率可达38.86%,验证了系统的有效性。

摘要：在简述海洋温差能发电项目进展的基础上,文中综述了闭式海洋温差能循环系统用工质对热力循环效率影响的现状,以及朗肯循环和非共沸工质的Kalina循环等循环的研究和进展。目前,海洋温差能热力循环的热效率仍需要进一步提高,这一方面的研究主要集中在选择合适的热力循环工质,提高热力循环的发电温差,以及在热力循环中采取回热、中间抽气、贫氨溶液再热回收、引射器引射乏气等措施上。循环热效率也从朗肯循环的3%提高到了上原循环、国海循环等热力循环的5%以上。但目前对海洋温差能闭式循环的研究仍然偏向于理论,运用试验手段的试验研究相对较少,同时仍存在扩充非共沸工质种类等需要研究解决的问题。