摘要：基于风和波浪的伴生关系及波浪能与风能同时获取的可行性,提出一种基于半潜式风力机与点吸收式波能装置的新型风浪联合获能系统。建立考虑等效(PTO)的全过程风-浪-多体耦合时域分析模型,并研究波能装置设计参数对波浪能输出功率的影响规律,重点研究风浪联合运行海况下新型风浪联合获能系统的结构动力响应特征与获能特性。结果表明,波能装置的安装对平台纵荡运动和系泊系统产生不利影响,对风力涡轮机的影响较小,此外垂荡和纵摇响应均随波能装置的加入得到抑制,纵摇角平均值减小25%,垂荡位移标准差减小42%,与漂浮式风力机相比,联合获能系统的平均输出功率增加17%。

摘要：将涡流发生器(VGs)流动控制理论引入到水轮机叶片设计领域,开展涡流发生器对潮流能水轮机叶片流动分离效应的抑制机理及水动力学特性研究。以NACA4418翼型为研究对象,分别建立基础翼型段和带VGs翼型段的潮流能水轮机翼型三维模型,应用CFD方法研究不同VGs排布方式、间距、高度以及长度参数对翼型段水动力性能的影响。结果表明:翼型段上安装VGs能有效减缓流动分离,合理的VGs排布方式可有效提高翼型的最大升力系数,正向排布优于反向排布,VGs间距为25 mm、高度为5 mm、长度为17 mm时对翼型段改善效果最佳,各组带VGs翼型最大阻力系数都增大约5%,翼型整体性能上升。利用水槽试验的方法验证仿真模型的准确性。此外,通过对翼型段进行二维流场分布以及VGs背流侧进行静压分布研究,进一步揭示VGs的作用机理。

摘要：当来流速度过大或在大攻角来流工况下,潮流能水轮机叶片边界层会发生流动分离,导致获能效率降低,甚至会使叶片发生失速破坏。针对上述问题,该文将涡流发生器(VGs)理论与水轮机叶片设计相结合,开展VGs对潮流能水轮机叶片流动分离现象的抑制机理研究。以NACA63418翼型设计的潮流能水轮机叶片为研究对象,分别建立带和不带VGs的叶片三维模型,应用CFD方法研究VGs对潮流能水轮机叶片的流动分离特性影响。结果表明:水轮机叶片流动分离主要发生在吸力侧表面叶根部分,随着流速的增大会沿叶根向叶尖径向扩展;VGs能有效减小水轮机叶片吸力侧表面分离区域,抑制流动分离现象发生;在该研究中,安装VGs后水轮机叶片整体获能性能提升明显,获能系数增加0.5%~5.0%,且能增加潮流能水轮机运行稳定性。

摘要：近年来,随着传统化石燃料消耗日益增多和环境保护问题日渐严峻,海上可再生能源的发展越来越受到重视,海上风能和波浪能利用技术成为研究热点。该文提出一种基于固定式四脚导管架海上风力机基础的振荡浮子式波浪能装置,从能量守恒角度进行理论分析,开展几何比尺1∶8的物理模型试验,研究海上风能和波浪能耦合利用的可行性,分析波浪能装置对风电机组基础周边波浪场的影响并总结规律。研究发现:应针对特定海域的波高和周期条件挑选合适的浮子,且单个侧面浮子比单个正面浮子的能量吸收率更高、对波浪场的遮蔽作用更明显,为海上风浪耦合利用提供了理论依据和设计参数。

摘要：以流体力学相似理论为基础,借鉴其在风力发电机中的应用经验,对潮流能发电水轮机力特性进行分析。根据潮流能发电水轮机和小比尺试验模型的相似关系,得到潮流能发电水轮机与小比尺试验模型之间的力特性关系,探索潮流能发电水轮机尺寸缩放对其力特性的影响规律。设计比例模型试验,通过对不同尺寸叶轮的受力进行测量与对比,验证相似理论在潮流能发电水轮机力特性分析中的正确性,为潮流能发电水轮机的模型试验研究和水轮机设计提供一定的参考。

摘要：针对500 k W海洋能示范工程的工程目标,以50 k W潮流能水轮机为例,结合实际海域的海洋环境资源条件,采用座底式支撑结构,应用水动力学软件对整个装置在实际工况下所受的海洋环境载荷进行数值模拟,参照海洋结构物设计规范对装置进行稳定性校核。借助AWE技术,对支撑结构在环境载荷作用下的静态、动态响应和可靠性进行有限元分析,分析结果对指导座底式潮流能水轮机设计具有一定的参考价值。

摘要：为预测所设计水轮机的水动力学性能,分别采用滑移网格与多参考系的旋转模型在ANSYS workbenchFluent中对设计的潮流能水轮机进行数值模拟,得到不同桨距角、不同尖速比下水轮机的轴向力系数、扭矩系数、功率系数。利用3D打印技术制作水轮机模型,并在实验水槽中进行模型实验。实验表明,所设计的水轮机具有较好的水动力学性能,实验值与2种旋转模型数值模拟对比表明,利用滑移网格旋转模型比利用多参考系旋转模型进行数值模拟得到的结果更加精确,计算时间相应有所增加。另外,利用滑移网格的方法得到不同尖速比下水轮机转子叶片的正负压力分布规律,可为水轮机工况分析与水轮机叶片加工制造提供指导。

摘要：为了考察实际潮流场地形因素对实尺度水轮机影响，用数值模拟方法研究潮流场内部流动在海底地形作用下的变化规律，并探讨其对水平轴潮流能水轮机水动力学性能的影响。对安放水轮机位置处流速随水深的变化规律进行分析，讨论上游来流在底部地形和水轮机双重因素作用下的变化趋势；着重对比在不同工况下海底地形条件对水轮机水动力学性能的影响，并进一步分析真实潮流场中水轮机尾流的分布特性，为未来大尺度潮流能水轮机的设计优化及性能预测提供依据，并为复杂海况下潮流能水轮机水动力学研究提供一种思路和方法。

摘要：基于偏心旋转原理,提出一种新型摆式波能装置,并对其进行动力学分析,同时设计物理模型试验,观察其在波浪作用下的运动状态,通过改变装置内部摆锤质量及负载大小,量化二者对装置平均输出功率及一级能量捕获效率的影响。试验结果表明:通过调整摆锤质量和负载可获得平均输出功率最大值。

摘要：根据潮流能水轮机的工作条件与技术要求,开发新型潮流能水轮机叶片专用翼型。建立多目标优化模型,采用遗传算法进行寻优求解,得到最大相对厚度范围为12.6%~38.8%的五种新翼型,构成潮流能水轮机叶片专用翼型族系列。开发了水平轴潮流能水轮机设计软件,搭建潮流能水轮机叶片翼型数据库,通过在潮流能水轮机设计软件中调用叶片翼型数据,为潮流能水轮机叶片设计提供方便。