《垂直導樁式浮防波堤兼作波浪發電裝置的研究》是依託大連理工大學,由康海貴擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：垂直導樁式浮防波堤兼作波浪發電裝置的研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：康海貴
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
浮式防波堤適用於較深水域的的防護，且具有造價低廉、施工方便、不受海床地質條件限制、宜於水體交換等優點，隨著海洋開發向深水發展，受到越來越多的關注與青睞；而垂直導樁錨泊式浮防波堤，由於在波浪作用下其橫盪和橫搖受到限制，因此在浮體完全相同的情況下其消浪效果要優於錨鏈錨泊式防波堤。海上振盪浮子式波浪發電裝置是在振盪水柱式波浪能發電裝置的基礎上發展起來的，其施工簡單，波能轉換效率高，但是海上支撐設備的建設費用較昂貴。本項研究所提出的結合浮式防波堤設施建造浮子式波浪發電站的方案正是針對波浪能開發中高效率、低成本這一關鍵性難題所提出來的。迄今為止，垂直導樁錨泊式浮防波堤與振盪浮子式波浪發電裝置一直被單獨研究，從未產生交叉。根據兩者的環境條件、結構特點與套用功能的關聯性，本項研究首次提出了將兩者交叉結合，通過理論分析、物理模型試驗與數值模擬的手段開展研究，進而為該方案的實際套用，提供科學的依據。
結題摘要
限制波浪能商業化運行的障礙之一是其建造成本較高。本課題根據浮子式波能裝置和垂直導樁式浮防波堤在結構特點、工作原理和環境條件上的相似性，提出了一種垂直導樁式浮防波堤兼波浪能發電裝置聯合系統。研究中基於線性勢流理論就該聯合系統進行了數值分析，結果顯示該聯合系統在一定的頻率範圍內同時具有良好的獲能效率和消浪性能。項目還就該聯合系統進行了物理模型試驗研究，採用齒輪-齒條傳動機構連線浮箱與能量輸出（簡稱“PTO”）系統，採用磁粉制動器-電流控制器系統作為能量輸出系統，採用扭矩功率感測器測量輸出功率；研究表明隨著PTO阻尼力的增加，聯合系統的透射係數呈減小趨勢，獲能效率呈現先減小後增加趨勢；浮體的尺寸對聯合系統的性能影響較為明顯，在設計時應根據目標海域的波浪條件充分考慮結構的自振頻率。根據上述物理模型試驗與數值模型分析結果，項目還在計畫任務書的內容之外進行了拓展性研究。根據單箱式聯合系統的缺點，提出了雙箱式結構形式和“月池”型結構形式，並進行了數值分析和試驗研究，結果表明雙箱式結構具有較高的俘獲效率和較好的消浪性能，並且具有較寬的有效頻寬；相對於傳統的方箱結構，“月池”型結構具有較好的消浪性能。研究中存在的問題是：原計畫採用液壓發電機作為功率輸出系統，但是由於在實驗室小比尺模型試驗中，液壓發電系統的摩擦損失較大而沒有成功；採用了傳統的磁粉制動器-電流控制器系統作為能量輸出系統進行實驗。本研究成果為促進波能裝置的工程套用，在中等水深海域具有較好的套用前景。有效地解決了波浪能開發中“高效率、低成本”這一關鍵性難題。
