浮式防波堤-波浪能装置集成系统水动力特性分析9787566131225

第1章绪论1.1研究背景及意义1.2防波堤-波浪能装置集成系统解析分析研究1.3防波堤-波浪能装置集成系统数值模拟研究1.4防波堤-波浪能装置集成系统物理模型试验研究第2章 二维浮箱式波浪能装置集成系统波浪能俘获和消浪基本原理…2.1单浮箱式集成系统2.2数学模型2.3计算结果验证2.4计算结果分析第3章岸线反射对波浪能装置水动力特性的影响

3.1数学模型3.2模型验证

3.3计算结果分析

3.4不规则波中集成系统水动力性能第4章阵列波浪能装置的数值分析和试验研究

4.1数学模型与数值模拟结果分析

4.2物理模型试验

第5章浮式防波堤-波浪能装置实海况测试5.1试验装置设计与安装5.2试验测试方法5.3试验结果分析参考文献

海水淡化，为岛屿提供淡水。这些优点都将有效促进岛屿的基础设施建设。在波浪能资源蕴藏量较为丰富的海岛海域（如黄岩岛、钓鱼岛、永兴岛海域等）开发利用波浪能，有助于打破偏远海岛的能源危机，因此波浪能开发利用具有非常广阔的前景。制约波浪能装置进一步发展的瓶颈之一是建造成本较高，主要体现在其复杂的基础设施和较低的能量转换效率。多个工程项目的集成应用是降低工程造价的有效途径，将波浪能装置集成于其他海洋工程结构物（如海洋平台、防波堤、海上风电、近海平台）可实现工程基础设施的共享，这样既可实现多个工程的成本共享，又可实现其空间的共享，进而实现波浪能装置的多元化和综合利用。对于港口和岛屿等海洋工程的建设来说，防波堤工程必不可少。作为一种常见的水工建筑物，防波堤的作用主要是减小入射波高，维护目标海域海况平稳。根据波浪理论可知，90%~98%的波浪能集中在水体表层2~3倍的波高范围内。作为一种水面型结构物，波浪能装置吸收波浪能，可直接导致波高衰减，因此将波浪能装置的技术集成于防波堤也符合实践要求。一般来说，防波堤位于风浪较大的区域，这也为波浪能装置的建造提供了天然条件。防波堤按照截面形状和对波浪的影响可分为斜坡式、直立式、混合式和特种防波堤。斜坡式、直立式和混合式一般为传统的坐底式防波堤。特种防波堤又分为桩基式、浮式、喷气式和喷水式防波堤。按照系泊形式，浮式防波堤主要包括锚泊式防波堤、垂直导桩式防波堤。不同类型的防波堤各有优缺点，具体应用时需要根据具体工程条件进行分析。本书主要将防波堤-波浪能装置集成系统分为两类：波浪能装置集成于坐底式防波堤和波浪能装置集成于浮式防波堤。对于波浪能装置，常用的主要有振荡水柱式（oscillating water column,OWC）波浪能装置、振荡浮体式波浪能装置和越浪式波浪能装置。振荡水柱式波浪能装置通常指采用气室俘获波浪能的装置。这种装置在波浪的作用下气室内部的水体上下运动，导致气室内部气体产生压强波动，进而驱动空气透平做功。振荡浮体式波浪能装置的特征是浮体与能量输出（power take-off,PTO）系统直接连接，其工作原理为浮体的运动直接驱动PTO系统进行做功。振荡浮体式波浪能装置可进一步分为振荡浮子式波浪能装置、浮筏式波浪能装置、摆式波浪能装置等。越浪式波浪能装置的工作原理是通过引浪面将波浪引入水位较高的蓄水池，即将波浪的动能转换为势能，驱动低水头的水轮机将势能转换为其他形式的能量。海水淡化，为岛屿提供淡水。这些优点都将有效促进岛屿的基础设施建设。在波浪能资源蕴藏量较为丰富的海岛海域（如黄岩岛、钓鱼岛、永兴岛海域等）开发利用波浪能，有助于打破偏远海岛的能源危机，因此波浪能开发利用具有非常广阔的前景。制约波浪能装置进一步发展的瓶颈之一是建造成本较高，主要体现在其复杂的基础设施和较低的能量转换效率。多个工程项目的集成应用是降低工程造价的有效途径，将波浪能装置集成于其他海洋工程结构物（如海洋平台、防波堤、海上风电、近海平台）可实现工程基础设施的共享，这样既可实现多个工程的成本共享，又可实现其空间的共享，进而实现波浪能装置的多元化和综合利用。对于港口和岛屿等海洋工程的建设来说，防波堤工程必不可少。作为一种常见的水工建筑物，防波堤的作用主要是减小入射波高，维护目标海域海况平稳。根据波浪理论可知，90%~98%的波浪能集中在水体表层2~3倍的波高范围内。作为一种水面型结构物，波浪能装置吸收波浪能，可直接导致波高衰减，因此将波浪能装置的技术集成于防波堤也符合实践要求。一般来说，防波堤位于风浪较大的区域，这也为波浪能装置的建造提供了天然条件。防波堤按照截面形状和对波浪的影响可分为斜坡式、直立式、混合式和特种防波堤。斜坡式、直立式和混合式一般为传统的坐底式防波堤。特种防波堤又分为桩基式、浮式、喷气式和喷水式防波堤。按照系泊形式，浮式防波堤主要包括锚泊式防波堤、垂直导桩式防波堤。不同类型的防波堤各有优缺点，具体应用时需要根据具体工程条件进行分析。本书主要将防波堤-波浪能装置集成系统分为两类：波浪能装置集成于坐底式防波堤和波浪能装置集成于浮式防波堤。对于波浪能装置，常用的主要有振荡水柱式（oscillating water column,OWC）波浪能装置、振荡浮体式波浪能装置和越浪式波浪能装置。振荡水柱式波浪能装置通常指采用气室俘获波浪能的装置。这种装置在波浪的作用下气室内部的水体上下运动，导致气室内部气体产生压强波动，进而驱动空气透平做功。振荡浮体式波浪能装置的特征是浮体与能量输出（power take-off,PTO）系统直接连接，其工作原理为浮体的运动直接驱动PTO系统进行做功。振荡浮体式波浪能装置可进一步分为振荡浮子式波浪能装置、浮筏式波浪能装置、摆式波浪能装置等。越浪式波浪能装置的工作原理是通过引浪面将波浪引入水位较高的蓄水池，即将波浪的动能转换为势能，驱动低水头的水轮机将势能转换为其他形式的能量。