世界海洋波浪能发电技术研究进展
波浪理论及其计算原理
第七章波浪理论及其计算原理 在自然界中，常可以观察到水面上各式各样的波动，这就是常讲的波浪运动。波浪是海洋中最常见的现象之一，是岸滩演变、海港和海岸工程最重要的动力因素和作用力。引起海洋波动的原因很多，诸如风、大气压力变化、天体的引力、海洋中不同水层的密度差和海底的地震等。大多数波浪是海面受风吹动引起的，习惯上把这种波浪称为“风浪”或“海浪”。风浪的大小取决于风速、风时和风区的太小。迄今海面上观测到的最大风浪高达34m。海浪造成海洋结构的疲劳破坏，也影响船舶的航行和停泊的安全。波浪的动力作用也常引起近岸浅水地带的水底泥沙运动，致使岸滩崩塌，建筑物前水底发生淘刷，港口和航道发生淤积，水深减小，影响船舶的通航和停泊。为了海洋结构物、驾驶船舶和船舶停靠码头的安全，必须对波浪理论有所了解。 当风平息后或风浪移动到风区以外时，受惯性力和重力的作用，水面继续保持波动，这时的波动属于自由波，这种波浪称为“涌浪”或“余波”。涌浪在深水传播过程中，由于水体内部的摩擦作用和波面与空气的摩擦等会损失掉一部分能量，主要能量则是在进人浅水区后受底部摩阻作用以及破碎时紊动作用所消耗掉。 为了研究波浪的特性，对所生成的波浪或传播中的波浪加以分类是十分必要的。 一般讲，平衡水面因受外力干扰而变成不平衡状态，但表面张力、重力等作用力则使不平衡状态又趋于平衡，但由于惯性的作用，这种平衡始终难以达到，于是，水体的自由表面出现周期性的有规律的起伏波动，而波动部位的水质点则作周期性的往复振荡运动，这就是波浪的特性。 波浪可按所受外界的干扰不同进行分类。 由风力引起的波浪叫风成波。 由太阳、月亮以及其它天体引力引起的波浪叫潮汐波。 由水底地震引起的波浪叫地震水波 由船舶航行引起的波浪叫船行波。 其中对海洋结构安全影响最大的是风成波。 风成波是在水表面上的波动，也称表面波。风是产生波动的外界因素，而波动的内在因素是重力。因此，从受力来看，风成波称为重力波。 视波浪的形式及运动的情况，波浪有各种类型。它们可高可低，可长可短。波可以是静止的一一驻波（即两个同样波的相向运动所产生的波），也可以是移动的——推进波（以一定的速度将波形不变地向一个方向传播的波），可以是单独的波，也可以是一个接一个的一系列波所组成的波群。§7-1 流体运动的基本方程
世界海洋波浪能发电技术的发展现状与前景
2011 年第1 期2011 N um ber 1 水电与新能源 H YDR OPOW ER AND N EW EN ERGY 总第93期 T otal N o. 93 文章编号: 1671 - 3354( 2011) 01 - 0067 - 03 世界海洋波浪能发电技术的发展现状与前景 肖惠民, 于波, 蔡维由 (武汉大学动力与机械学院, 湖北武汉430072; 水力机械过渡过程教育部重点实验室, 湖北武汉430072) 摘要:对海洋波浪能发电技术的基本原理和特点进行了综述和评价, 介绍了国内外波浪能发电技术的进展及主要发电装置, 并分析了波浪能研究与利用的发展方向。 关键词:波浪能; 波能转换; 发展现状; 前景 中图分类号: P743 文献标志码: A The D eve lopm en t Status and P rospects of O ceanW ave P ow er G enera tion T echnology in the W or ld X IAO H u im in, YU Bo, CA IW e iyou ( S choo l of Pow e r andM echan ica l Eng ineer ing, W uhan U n iversity, W uhan 430072, Ch ina) A bstrac t: T he deve lopm ent o f the ocean w ave pow er generat ion techno logy hom e and ab road, its basic princ iples and charac ter istics are com prehensive ly d iscussed, the m ain g enerating dev ices are rev iew ed, and the trends and pro spects o f w ave energy u tilizat ion are a lso descr ibed. K ey w ord s: w av e energy; w av e energy conversion; deve lopm en t status; prospects 着世界经济的发展、人口的激增和社会的进步, 人类对能源的需求日益增长。而占地球表面积70% 的 1 波浪转换技术的进展 海洋, 集中了97% 的水量, 蕴藏着大量的能源, 包括波 浪能、潮汐能、海流能、温差能、盐差能等。其中, 波浪能由于开发过程中对环境影响小且以机械能形式存在, 是品位最高的海洋能。利用波浪能发电可为边远海岛 和海上设施等提供清洁能源, 还可利用波浪能提供的 动力进行海水淡化, 从深海提取低温海水进行空调制 波浪能发电是通过波浪能装置将波浪能首先转换为往复机械能, 然后再通过动力摄取系统转换成所需的动力或电能。 目前已经研究开发了多种波量能技术, 实现波浪能转换。根据国际上最新的分类方式, 波浪能技术分为振荡水柱技术、振荡浮子技术和越浪技术三种。 冷以及制氢等。 1. 1 振荡水柱式 随着相关技术的发展以及世界各国科技工作者的努力, 近年来, 海洋波浪能发电技术取得了长足的进步, 陆续有试验电站投入商业运行。可以预见, 不远的将来, 随着海洋波浪能发电技术日益成熟, 将会有越来越多的海洋波浪能发电系统接入电网运行。 本文对海洋波浪能发电系统的主要技术原理、特点和发展现状作了综述和评价, 最后分析了波浪能研究与利用的前景及发展方向。 振荡水柱技术是利用一个水下开口的气室吸收波 能的技术。波浪驱动气室内水柱往复运动, 再通过水柱驱动气室内的空气, 进而由空气驱动叶轮, 得到旋转机 械能, 或进一步驱动发电装置, 得到电能(见图1)。其 优点是转换装置不与海水接触, 可靠性较高; 工作于水面, 便于研究, 容易实施; 缺点是效率低。 目前已建成的振荡水柱装置有挪威的500 kW 岸 式装置、英国的500 kW 岸式装置L IM PET、澳大利亚 收稿日期: 2010 - 11 - 01 作者简介: 肖惠民, 男, 博士研究生, 从事水力机械内部流动数值模拟及稳定性研究、可再生能源发电技术研究。
全球海洋能发电发展现况与展望
全球海洋能发电发展现况与展望 一、前言 在福岛核电厂事故之后，各国纷纷检讨核电政策。日前德国宣布将于2022年关闭所有核电厂，以其它电力来源替代，未来再生能源发电势必扮演更重要的角色。 在各种再生能源技术当中，海洋能是发展较为迟缓的技术之一，目前各国对于海洋能的利用，仍处于相当初始的阶段。不过地球有百分之七十一的面积是海洋，海洋能蕴藏量亦相当丰沛，在技术发展日益成熟的情况下，未来海洋能发电可望逐步成为人类重要的能源来源。本篇将介绍海洋能的技术种类、目前的发展现况、以及未来的展望。 二、海洋能技术发展现况 海洋能的利用以发电为主，技术种类繁多，现阶段发展较多的四种技术，分别为：(1)利用海洋中的洋流推动水轮机发电之海流发电(Marine Current Power)；(2)利用每天潮流涨落的位能差产生电力之潮汐发电(Tidal Power)；(3)利用波浪运动的位能差、往复力或浮力产生动力之波浪发电(Wave Power)；(4)利用深层海水与表层海水之温差汽化工作流体带动涡轮机发电之海洋温差发电(Ocean Thermal Energy Conversion；OTEC)。以下分别介绍各种发电技术。 (1) 海流发电 海流发电系利用海洋中海流的流动动力推动水轮机发电，一般乃于海流流经处设置截流涵洞之沉箱，并于其内设置水轮发电机，并可视发电需要增加多个机组，来进行发电；惟于机组间需预留适当之间隔，以避免紊流互相干扰。目前国外已经有小规模试运转的案例，然而要达到大规模商用化仍需要一段日。 (2) 潮汐发电 潮汐发电便是利用海潮满潮、退潮所形成的水位落差，来从事发电，在海湾围建堤防和水路，在涨潮时引水入储水池，退潮时将储水放出，每日可发电四次，但当潮汐满潮与退潮高度相差较小，则发电效益较低。理想具经济效益的潮差至少需要5公尺。潮汐发电为商用化进展较快的技术，目前已有商用化运转的发电站。
海洋能发电技术研究
海洋能发电技术研究 【摘要】海洋能是取之不尽、用之不竭的清洁能源。海洋能多种多样，主要包括波浪能、潮流能、潮汐能和温差能等。利用海洋能发电能够改善能源结构和环境，有利于海洋资源开发，受到许多国家的重视。文中对各种海洋能发电系统的主要技术原理、特点和国内外技术现状作了综述，最后指出海洋能利用的意义和前景。 【关键词】海洋能;海洋能发电;可再生能源 Abstract：This paper presents the elements and the characteristic of the Ocean Energy Generation Technology，and recommend the actuality of the Ocean Energy Generation Equipment. Key word：Ocean Energy;Ocean Energy Generation Technology;reproducible Energy 1.引言 2008年全球一次能源消费量为143851TWh，其中81.2%来自化石燃料。随着矿物燃料的日趋枯竭，世界主要海洋国家纷纷将目标转向蕴藏丰富能源的海洋，不断加大科技和资金投入，以期在海洋可再生能源开发利用的“争夺战”中抢得先机。海洋能主要指波浪能、潮流能（海流能）、潮汐能、温差能和盐差能等可再生能源。海洋能总量是巨大的，据估计与全球一次能源消费能源的50%相当，其中，全球海浪发电的理论储量为29500TWh/年左右，全球潮汐（含潮流）发电的理论储量为7800TWh/年左右，全球海洋热发电转换的理论储量为44000TWh/年左右，全球盐差能的理论储量估计为1650TWh/年左右。虽然海洋能源分布不均匀，但在每一个海岸，往往不止一种形式可以供应当地的电力需求。我国重视海洋可再生能源的开发利用，将包括海洋能在内的新能源产业视为引领我国未来经济社会可持续发展的七大新兴战略性产业之一。近年来，我国先后设立了“908专项（我国近海海洋可再生能源调查与研究项目）”和“海洋可再生能源专项资金”支持计划等，支持海洋能的海岛独立发电系统与并网示范工程、关键技术产业化、新技术研究试验以及公共支撑服务体系建设等，并拟在海洋能资源丰富地区建设海洋能示范电站，开展万千瓦级潮汐电站建设工作。 2.国外海洋能发电技术现状 2.1 波浪能发电技术 现阶段，波浪能发电技术的基本原理是：利用物体在波浪作用下的升沉和摇摆运动将波浪能转换为机械能，或利用波浪的爬升将波浪能转换成水的势能。波浪能转换系统一般包括三级能量转换机构：一级能量转换机构将波浪能转换成某个载体的机械能;二级能量转换机构将一级能量转换所得到的能量转换成旋转机
海洋波浪能发电装置在渔业上的应用
海洋波浪能发电装置在渔业上的应用 概要：应用摆式波能发电装置的渔业浮标可以稳定长时间工作，在长期帮助渔民获得目标鱼群信息方面作用明显，并且装置适用范围广，配件生产模块，替换方便，作为波能转换发电应用于城市发电，值得进行进一步的研究和推广。 随着海洋捕捞业的蓬勃发展，渔业浮标也越发受到人们的重视。过去由于浮标本身尺寸的限制，小型渔业浮标采用蓄电池作为能量源，但由于浮标内监测仪器工作频繁耗电量较大，因此需要人工定期回收补充蓄电池能量，耗费人力财力较大。近些年随着技术发展，越来越多的小型渔业浮标采用太阳能板发电配合蓄电池作为能量源供能，但太阳能板发电受到周围环境温度和光照强度的影响，发电电压并不稳定，不稳定的电压易损坏检测仪器，且太阳能板随着时间推移会逐渐降低发电功率，不足以支撑监测仪器长期稳定工作。因此研发一种稳定且可持续时间长的发电设备应用于小型浮标上是有必要的。波浪能作为一种清洁无污染的能量源，主要是通过转化为机械能、热能和化学能的方式，最终将波浪能转化为电能，经过200多年的研究，部分波能发电技术已十分成熟。中国波浪能资源十分丰富，可开发量达到10亿kw的量级，在近岸区域波浪能量平均在1285万kw，因此将波浪能发电技术应用于小型渔业浮标是可行的。 1偏心摆波浪能发电装置介绍 偏心摆式波浪能发电装置是近些年才兴起的一种新型发电设备，主要由外壳、转子、转轴、发电机、蓄电池、用电器等组成通过，工作原理是将波浪对浮体造成的摇动转化为转子转动的机械能，经过传动将机械能通过发电机转化为电能。目前国内对该装置研究较少，但在国外已有一些成功商化的例子。偏心摆式波能发电装置最早在1966年由Thiokol公司正式发布的专利中提出，2006年美国NeptuneWavePower有限公司被授予首批偏心摆波能发电装置专利，该装置特点在于工作过程中，可以根据受到波浪力的大小浮体中的控制模块自动改变摆锤上重物的位置，从而改变摆的转动惯量，促使摆稳定速度转动，最终使产生的电压稳定。目前芬兰Wello公司提出的PenguinTM是最为成功的偏心摆波浪能发电装置，已经成功商化，该装置直径在20m左右，内部发电装置主要由摆锤、转轴、加速轮系、发电机组、外壳组成，外壳进行特殊设计适应工作地的波浪特性，摆锤与波浪能够更好达到共振，WEllo公司宣传该装置在峰值时功率可达到500kw。
波浪理论及工程应用的研究进展
波浪理论及工程应用的研究进展 近岸的波浪要素往往是多种波浪变形过程的综合结果，因而是十分复杂的。目前对波浪传播的研究方法主要有以下四种：理论分析方法、物理模型实验和现场观测、数学模型。 1、理论分析方法 应用流体力学的基础理论（运动方程、连续方程等）去解决海岸地区各种动力现象的内在联系及其对海岸泥沙的作用（海岸动力学课本，25页）。由于涉及因素的复杂性，许多问题没有从理论上圆满解决，需要今后进一步去探索研究。 由于波浪的频散性、非线性、随机性和三维性等特性，经典波动理论沿Stokes波型（具有完全频散特性的线性及非线性波）与Boussinesq型非线性长波（具有弱频散性的非线性波）这两种基本途径发展。 对于规则波的研究主要基于无粘性无旋重力表面波控制方程，对具体问题进行假定和简化，建立波浪运动的控制方程和定解条件（如微幅波理论、斯托克斯波理论以及浅水非线性波理论等），推导所研究问题的解析解，也为建立波浪数学模型提供依据。 对于不规则波（随机波）的研究方法主要有两种，分别是特征波法和谱方法。特征波法只能反映海浪的外在特征，不能说明其内部结构，海浪谱可以用来描述海浪的内部结构，说明海浪内部的构成及内在关系，谱方法在研究海浪方面的应用越来越广泛。 现阶段对波浪传播的理论研究大致集中在以下几个方面： （1）原有的波浪理论和波浪方程的描述方法多为欧拉法，着重于对整个波浪场形态的研究，现在越来越多的学者趋向于综合考虑拉格朗日法和欧拉法进行考虑，如波浪边界水质点的追踪以确定波浪传播的波形[1]，使用拉格朗日法描述波浪形态[2]，拉格朗日坐标下的波浪方程的解法研究等[3]。在这个方面台湾学者陈阳益的建树颇多。 （2）对已有波浪理论或者波浪传播控制方程进行数学方法上改进，如改善方程的边界条件，加入各种参数等[4] [5]。使原有的理论或方程的适用范围增大，模拟的结果更加精确等。 2、物理模型 物理模型和现场观测多利用统计学的方法来处理观测到的数据，以进行分析或者是拟合经验公式。实验室的研究与现场的调研在海岸动力学研究中有着特别重要的地位，许多现象本身就要通过实验室或现场的研究来解释，各物理因素间的关系需要通过这些研究来揭示，尤其是海岸泥沙运动方面，关于泥沙运动的关系式大多是经验或半经验的（海岸动力学课本25页：海岸泥沙运动涉及到流体和固体颗粒的两相运动，靠理论分析研究还不能彻底解决
波浪能发电技术地研究
波浪能发电前景与国内外发电装置 目前，全球能源需求持续增加，传统能源曰益枯竭，同时大量化石能源的使用又引发了严重的环境污染和气侯问题，这些已成为全球普遍关注的焦点。据国际能源署预测，2040年全球能源需求增长37%，年平均需求增长1～2%，原油需求量将从2013年的9000万桶/日增加至2040年的10400万桶/日。21世纪30年代前期中国将超过美国成为全球最大的石油消费国。2040年与能源相关的二氧化碳排放量将增长1/5，与这一排放量相对应的是，全球平均气温将上升3.6℃。因化石能源使用而引发的气候异常现象和酸雨等环境问题也呈逐年增多之势。为有效地解决上述问题，大力开发可再生能源势在必行，也是人类社会实现可持续发展的必要条件。 1、波浪能发电的前景 可再生能源技术是实现全球能源低碳供应的关键要素。可再生能源，是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的能源，主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、海洋能等可再生能源的使用对环境无害或危害极小，资源分布一般比较广泛，适宜就地开发利用。与其他能源相比，电力对于减少全球能源结构中化石能源的份额发挥着更重要的作用。总体而言，到2040年，为应对电力需求的增加，以及替代现有的到2040年要退役的装机容量（约占现役装机容量的40%），需要新建7200吉瓦（GW）的装机容量。可再生能源占发电比重增加最多的是发达国家，达到37%，发展中国家可再生能源发电量增长两倍多，以中国、印度、拉丁美洲和非洲地区为代表。 为了解决能源问题，越来越多的国家把目光投向占地球表面积71%的海洋。海洋能一般是指存在于海水中的可再生能源，包括波浪能、潮汐能、海流能、温
波浪能发电技术的研究现状与发展趋势
波浪能发电技术研究现状与发展趋势 陈韦余顺年詹立垒钟启茂 （集美大学机械与能源工程学院福建厦门361021） 摘要：海洋波浪能是取之不尽、用之不竭的无污染可再生新能源。利用波浪能发电技术改善能源结构和生态环境，有利于海洋资源的开发，受到各国的重视。文章介绍了波浪能的定义、优点及发电的原理，对波浪发电技术进行了分类并总结了各发电技术的优缺点；综述了波浪发电技术的研究现状，并对今后海洋波浪能发电技术的发展趋势进行了展望。 关键字：海洋波浪能；发电技术；发展趋势 中文分类号：文献标识码 随着经济的迅速发展，能源需求不断地增加，传统能源日益短缺，大量的化石原料的使用又引发出了严重生态环境问题，这些已经成为了全世界关注的焦点。为了应对资源枯竭和生态环境问题，解决能源供应在社会经济发展的瓶颈问题，寻找替代的可再生能源刻不容缓。海洋能是一种蕴藏在海洋中的可再生能源，包括温差能、海流能、波浪能、潮汐能以及海上的风能和太阳能等自然资源。其中海洋波浪能在海洋中无处不在，汹涌澎湃的海洋波浪蕴藏着极大的能量，波浪能的能流密度最大，可通过较小的装置提供可观的廉价能源。由于，合理利用海洋波浪发电，既不消耗任何燃料和资源，又不产生任何污染，投资少，见效快等优点；因此海洋波浪能等可再生能源在许多国家日益受到重视，尤其是研究和开发波浪能发电技术。 1波浪能简介 波浪能主要是由海面上风吹动以及大气压力变化引起的海水有规则的周期性运动，具有一定的动能和势能，动能是指波动的水质点以一定速度运动具有的能量，势能是指水质点运动与海平面发生位移所具有的能量。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。海洋波浪能源与其他能源相比较，具有优点是①以机械能的形式出现,是海洋能源中品位最高的能量；②可再生性、清洁无污染；③有按周期性变化的规律可循，从而为其标准化利用打下基础； ④分布最广、储量巨大、能流密度大、利用程度非常高的能源。波浪能的优点表明：波浪能相对其它形式的海洋能源，其开发更为方便，通过较小的装置提供可观的廉价能源。 波浪能主要用于发电，可为海上孤岛、沿海经济开发区及其它设施等提供优质电能。此外，波浪能还可以用于供热、抽水、制氢以及海水谈化等。 2波浪能发电技术 2.1波浪发电的原理 波浪发电的原理主要是利用波浪运动的往复力、浮力产生动力或位能差。利用海洋波浪发电的方法大致有三种：一种是利用海洋波浪的上下运动所产生水流或空气流，使水(气)轮机转动，从而带动发电机发电；二是利用海洋波浪装置的前后转动或摆动产生水流或气流，是水（气）轮机转动，从而带动发电机工作，产生电；三是将低压大波浪变为小体积的高压水，然后把水引入高位水池积蓄起来，使它形成了水位的高度差，再来冲动水轮发电机发电[2]。 2.2波浪能发电技术的分类 波浪能发电是通过波浪能装置将波浪能转换为往复机械能，再通过动力摄取系统转换成所需的动力或电能。现有的波浪利用技术有很多种型式，按结构形式可分为振荡水柱式、摆式、越浪式、筏式、鸭式、点吸收式等几种形式。在此对这几种波浪发电技术进行简单的介绍。 2.2.1振荡水柱式 振荡水柱式波能装置是最普通的海洋波浪能转换器。其工作原理是利用一个与海水连通的容器装置，通过波浪作用，驱动气
海洋能发电技术的发展现状与前景
海洋能发电技术的发展现状与前景 摘要: 海洋能是取之不尽、用之不竭的清洁能源。海洋能多种多样, 主要包括波浪能、潮流能、潮汐能和温差能等。利用海洋能发电能够改善能源结构和环境, 有利于海洋资源开发, 受到许多国家的重视。文中对各种海洋能发电系统的主要技术原理、特点和技术现状作了综述和评价, 最后指出海洋能利用的意义和前景。 关键词: 海洋能波浪能潮流能潮汐能环境保护 海洋能是指依附在海水中的能源。海洋通过各种物理过程或化学过程接收、存储和散发能量, 这些能量以波浪、海流、潮汐、温差等形式存在于海洋之中。海洋面积占地球总面积的71%, 到达地球的各种来自宇宙的能量, 大部分落在海洋上空和海水中,部分转化为各种形式的海洋能。海洋能的大部分来自于太阳的辐射和月球的引力。例如: 太阳辐射到地球表面的太阳能大部分被海水吸收, 使海洋表层水温升高, 形成深部海水与表层海水之间的温差, 因而形成由高温到低温的温差能；太阳能的不均匀分布导致地球上空气流运动, 进而在海面产生波浪运动, 形成波浪能；由地球之外其他星球( 主要由月球)的引力导致的海面升高形成位能, 称为潮汐能；由上述引力导致的海水流动( 其特征是在一日内发生的、有规则的双向流动) 的动能称为潮流能；非潮流的海流( 其特征是一日内不发生双向的流动) 的成因有受风驱动或海水自身密度差驱动等, 归根结蒂是由太阳能造成的, 其动能称为海流能。海洋能是清洁的可再生能源, 开发和利用海洋能对缓解能源危机和环境污染问题具有重要的意义, 许多国家特别是海洋能资源丰富的国家, 大力鼓励海洋能发电技术的发展。由于海洋能发电系统的运行环境恶劣, 与其他可再生能源发电系统, 如风电、光伏发电相比, 发展相对滞后, 但是随着相关技术的发展, 以及各国科技工作者的努力, 近年来, 海洋能发电技术取得了长足的进步, 陆续有试验电站进入商业化运行。可以预见, 不远的将来, 随着海洋能发电技术日益成熟, 将会有越来越多的海洋能发电系统接入电网运行。由于海洋蕴涵量巨大, 海洋能必将成为能源供给的重要组成部分。
第七章 波浪理论及其计算原理
第七章 波浪理论及其计算原理 在自然界中；常可以观察到水面上各式各样的波动，这就是常讲的波浪运动，它造成海洋结构的疲劳破坏，也影响船的航行和停泊的安全。波浪的动力作用也常引起近岸浅水地带的水底泥沙运动，致使岸滩崩塌，建筑物前水底发生淘刷，港口和航道发生淤积，水深减小，影响船舶的通航和停泊。为了海洋结构物、驾驶船舶和船舶停靠码头的安全，必须对波浪理论有所了解。 一般讲，平衡水面因受外力干扰而变成不平衡状态，但表面张力、重力等作用力则使不平衡状态又趋于平衡，但由于惯性的作用。这种平衡始终难以达到，于是，水体的自由表面出现周期性的有规律的起伏波动，而波动部位的水质点则作周期性的往复振荡运动。这就是波浪现象的特性。 波浪可按所受外界的干扰不同进行分类。 由风力引起的波浪叫风成波。 由太阳、月亮以及其它天体引起的波浪叫潮汐波。 由水底地震引起的波浪叫地震水波 由船舶航行引起的波浪叫船行波。 其中对海洋结构安全影响最大的是风成波。 风成波是在水表面上的波动，也称表面波。风是产生波动的外界因素，而波动的内在因素是重力。因此，从受力的来看；称为重力波。 视波浪的形式及运动的情况，波浪有各种类型。它们可高可低，可长司短。波可是静止的一一驻波（即两个同样波的相向运动所产生的波，也可以是移动的——推进波以一定的速度将波形不变地向一个方向传播的波），可以是单独的波，也可以是一个接一个的一系列波所组成的波群。 §7-1 液体波动理论 一、流体力学基础 1、速度场 描述海水质点的速度随空间位置和时间的变化规律的一个矢量。 ),,,(t z y x V V = 它的三个分量为： x 方向的量：),,,(t z y x u u = y 方向的量：),,,(t z y x v v = z 方向的量：),,,(t z y x w w = 2、速度势 对于作无旋运动的液体，存在一个函数，它能反映出速度的变化，但仅仅是反映速度大
描写海洋的优美段落集锦
描写海洋的优美段落集锦 1、海，清凉的温情里有着幸福的悠荡，汹涌的波浪里也有爱的光华;梦，在深海的激流里开花，唱出的歌谣带着真情的童话。 2、天已经亮了，太阳还没有出来，我迎着凉爽的海风，站在金黄色的沙滩上，此时的大海，气势磅礴，翻滚的浪花像千军万马一样冲向海岸，耳边回响着大海的呼啸声，就像战场上勇士们的呐喊声。太阳不知什么时候已经升起，金色的阳光洒在海面上，波光粼粼，与远处的海岛和渔船融为一体，构成一幅美丽的的油画。 3、屹立在岸边的沙滩上，向远处望去，只看见白茫茫的一片。海水和天空合为一体，都分不清是水还是天。正所谓：雾锁山头山锁雾，天连水尾水连天。远处的海水，在娇艳的阳光照耀下，像片片鱼鳞铺在水面，又像顽皮的小孩不断向岸边跳跃。 4、我踩在金黄色的沙滩上，脚下传来“嘎吱嘎吱”的声音。走近大海，大海突然朝我扑来一个大浪，仿佛它想要欢迎我。低下头，看看自己脚下的海。清澈见底，一对虾在跳来跳去，仿佛在跳集体舞;一枚枚贝壳色彩斑斓，我捡起一枚贝壳，仔细地瞧上面的花纹。有的贝壳上面是螺旋纹，有的是一些我不知道的花纹，反正都小巧玲珑。
5、是啊!满视野的蓝色。无暇、透明，纯洁、安静，足以融化自己的一种颜色，那是自然唯一赋予大海的颜色。 6、涨潮的时候，海面的景色可壮观了。银白的海浪一个紧接着一个向岸这边奔来。开始，浪花只像调皮的孩子一样跳跃着。过了一会儿，一米来高的大浪一个推着一个奔腾而来。海浪撞击在海边的礁石上，迸出碎玉般的浪花。游客们看了，情不自禁的发出了一阵阵惊叹声! 7、夕阳西下，旅游的人们都渐渐地离去，我和妈妈也依依不舍的离开了大海，当我们回头再观望大海时，夕阳已把海面照得五光十色，大海上看夕阳那可是别有一翻滋味。热情的海浪也依然在不停的拍打着沉默的海岸，好像在极力的挽留着热爱大海的人们…… 8、再往前看，就是无边无际的大海了眺望大海的尽头，水天一色，像笼罩着一层白雾远处的波浪慢慢地向海边靠近，当快到岸边时，迅速形成了一波波浪花，扑上岸来。 9、海是蓝色的，说不上秀丽与迷人，却使人感到亲切与舒服。它不像漓江之水清可见底，却有着南海有风时的波澜壮阔和无风时的和蔼可亲。 10、听，这时的海音是汹涌澎湃的，人们都沉醉在了激情当中，人们忘了所有，奔放的画面跃然涌现在我的面前。终于到了海妈妈值班了，而她的温婉缠绵是世间最美的风景，人们常常在她的“怀抱”中无限遐想，也常常感受海风的轻
(完整版)海洋工程波浪力学习题、思考题(解答)第一章
海洋工程波浪力学习题、思考题 1． 建立小振幅波理论时，作了那些假设？ 答：波幅或波高相对于波长是无限小，流体质点的速度是缓慢的。按此假定波动的自由表 面所引起的非线性影响可以忽略，即非线性的自由表面运动边界条件和动力边界条件可以简化为线性的自由表面边界条件。 2． 试写出波浪运动基本方程和定解条件，并说明其意义。 答：波浪运动的基本方程和定解条件可以表述为： 02=?φ 全解域 0=??-=d z z ? 底部条件 ηη η ?η?ηη?===????+ ????+ ??= ??z z z y y x x t z 自由表面运动学边界条件 0212 22=??? ? ??????? ????+???? ????+??? ????++??==η η ???η?z z z y x g t 自由表面动力学边界条件 ()()y x t y x t ,,,0ηη== 初始条件 当∞→x 或±∞→y 或-∞→z 时 ()t z y x ,,,?和()t y x ,,η保持有界 无穷远条件 3． 写出小振幅波（线性波）理论的基本方程和定解条件，并说明其意义及其求解方法。 答：小振幅波（线性波）理论的基本方程和定解条件为： 02=?φ 全解域 0=??-=d z z ? 底部条件
0=??=??z z t ?η 自由表面运动学边界条件 01=??- =z t g ? η 自由表面动力学边界条件 或两个波面条件联合写为： 010 22=??? ? ????+ ??=z t g z ?? 波面条件 4． 线性波的势函数为 )sin(ch ) (ch 2t kx kd d z k gH ωω?-+= 证明上式也可以写为 )sin(sh ) (ch 2t kx kd d z k Hc ω?-+= 证明：因为：kgthkd =2ω thkd g k ω ω = chkd shkd g c ω= shkd c chkd g = 1ω 将该式代入原势函数表达式可以得到第二种表达式 5． 由线性波势函数证明水质点轨迹速度 )cos(sh ) (ch t kx kd d z k T H u x ωπ-+= )sin(sh )(sh t kx kd d z k T H u z ωπ-+= 并绘出相位πω2~0)(=-t kx 时自由表面处的水质点轨迹速度变化曲线以及相位等于0，2 π ，π，23π和π2时质点轨迹速度沿水深分布。
波浪能的研究现状与开发利用
波浪能的研究现状与开发利用 随着世界经济的发展，人口的激增，社会的进步，人们对能源的需求日益增长。占地球表面70%的广阔海洋，集中了97%的水量，蕴藏着大量的能源，即海洋能。近20多年来，受化石燃料能源危机和环境变化压力的驱动，作为主要可再生能源之一的海洋能事业取得了很大发展，在相关高技术后援的支持下，海洋能应用技术日趋成熟，为人类在下个世纪充分利用海洋能展示了美好的前景。海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和海水盐差能。更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。究其成因，潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化，其他基本上源于太阳辐射。海洋能源按储存形式又可分为机械能、热能和化学能。其中，潮汐能、海流能和波浪能为机械能，海水温差能为热能，海水盐差能为化学能。其中波浪由于开发过程中对环境影响最小且以机械能的形式存在，是品位最高的海洋能。据估算，全世界波浪能的理论值约为109Kw量级。是现在世界发电量的数百倍，有着广阔的商用前景，因而也是各国海洋研究的重点。自20世纪70年代世界石油危机以来，各国不断投入大量资金人力开展波浪能开发利用的研究，并取得较大的成果。日，英，美，澳的国家都研制出应用波浪发电的装置，并应用于波浪发电中。我国对波浪能的研究，利用起步较晚，目前我国东南沿海福建。广东等地区已在试验一些波浪发电装置 波浪能简介： 波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的，它实质上是吸收了风能而形成的。能量传递速率和风速有关，也和风与水相互作用的距离有关。波浪可以用波高、波长和波周期等特征来描述目前波浪能的主要的主要利用方式是波浪能发电，此外，波浪能还可以用于抽水、供热、海水淡化以及制氢等。利用波浪能发电就是利用能量守恒定理，水的动能和势能转换为机械能，带动发电机发电。 波浪能的优势： 波浪所蕴涵的能量主要是是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。台风导致的巨浪，其功率密度可达每米迎波面数千kW，而波浪能丰富的欧洲北海地区，其年平均波浪功率也仅为20~40kW/m^2中国海岸大部分的年平均波浪功率密度为2~7kW/m^2。 全世界波浪能的理论估算值也为109kW量级。利用中国沿海海洋观测台站资料估算得到，中国沿海理论波浪年平均功率约为1.3X10^7kW。但由于不少海洋台站的观测地点处于内湾或风浪较小位置，故实际的沿海波浪功率要大于此值。其中浙江、福建、广东和台湾沿海为波能丰富的地区。 波浪能具有能量密度高、分布面广等优点。它是一种取之不竭的可再生清洁能源。尤其是在能源消耗较大的冬季，可以利用的波浪能能量也最大。小功率的波浪能发电，已在导航浮标、灯塔等获得推广应用。我国有广阔的海洋资源，波浪能的理论存储量为7000万千瓦左右，沿海波浪能能流密度大约为每米2千瓦~7千瓦。在能流密度高的地方，每1米海岸线外波浪的能流就足以为20个家庭提供照明。 虽然大洋中的波浪能是难以提取的，因此可供利用的波浪能资源仅局限于靠近海岸线的地方。但即使是这样，在条件比较好的沿海区的波浪能资源贮量大概也超过2TW。据估计
世界六大海洋科研中心创新资源研究报告(DOC 88页)
世界六大海洋科研中心创新资源研究报告(DOC 88页)
世界六大海洋科研中心创新资源研究报告 美国伍兹霍尔海洋研究所、美国斯克里普斯海洋学研究所、法国海洋开发研究院、俄罗斯P.P.希尔绍夫海洋研究所、英国国家海洋中心、日本海洋科学技术中心是世界公认的六大海洋科研中心，在研发重点、资源配置、人才集聚、经费投入、项目管理、知识产权、合作交流、成果转化、机构设置和运营管理等方面的先进经验和做法，非常值得青岛海洋科学与技术国家实验室学习和借鉴。其中的优秀科学家、研发团队也将是青岛海洋科学与技术国家实验室人才引进、合作与交流的重点。 为此，青岛市科技局组织力量对世界六大海洋科研中心开展了专题研究。主要针对每个机构的基本情况、经费预算、设施配置、人员教育、机构设置、研究方向等进行了分析，基于科学引文扩展数据库（SCIE）和汤姆森路透德温特世界专利数据库（DWPI），利用文献计量方法和社会网络关系可视化方法，挖掘出了六大机构的主要科学家及研发团队，并对他们的研发方向、成果产出、影响指数和合作关系进行了分析，以供相关部门参考。
一、伍兹霍尔海洋研究所 （一）简介 1．基本情况 美国伍兹霍尔海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution），简称WHOI，是美国大西洋海岸的综合性海洋科学研究机构，是世界上最大、私立、非盈利的海洋工程教育研究机构，位于美国马萨诸塞州伍兹霍尔。其前身是1888年在伍兹霍尔建立的海洋生物研究所。1927年，美国科学院海洋学委员会开始筹建海洋研究所，根据美国科学院的建议，于1930年成立WHOI。WHOI为非盈利机构，致力于海洋科学与工程研究以及海洋学科的高等教育。 2．经费预算 WHOI的全年经费预算约为两亿美元，其中来源分布如下：大部分经费来源于政府资金，包括美国国家科学基金会、国家海洋与大气总署、其它美国及外国政府部门等；经费也来源于私人资金，包括WHOI基金会、私人捐献、其它基金会等；同时也有部分工业界资金，包括赞助研究和知识产权收入等。 3．设施发展 WHOI管理、操作三艘全国共用的远洋考察船：Knorr号、Atlantis号、Oceanus号。其中Knorr号（船长85米）和Atlantis号（船长83.5米）为全球级远洋大船，归属于美国海军。而Oceanus号（船长54米）为中级远洋船，归属于美国
波浪能的利用及发展前景
波浪能的利用及发展前景 Waves can use and development prospects 摘要波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。波浪能是由风把能量传递给海洋而产生的，它实质上是吸收了风能而形成的。能量传递速率和风速有关，也和风与水相互作用的距离有关。波浪可以用波高、波长和波周期等特征来描述。 Abstract The waves can is to point to the ocean surface wave has the potential energy and kinetic energy. The waves of energy and high square, wave wave of movement cycle and the width of the BoMian is proportional to meet. The Marine energy is in the most unstable energy of the one kind of sources of energy. Waves can be passed to the 关键词波浪海洋能量 Keywords waves,Marine,energy 1.波浪能简介 1799年，法国的吉拉德父子，获得了利用波浪能的首项专利。1910年，法国的波契克斯-普莱西克，建造了一套气动式波浪能发电装置，供应他自己住宅1 kW的电力。1965年，日本的益田善雄发明了导航灯浮标用气轮机波浪能发电装置，获得推广，成为首次商品化的波浪能发电装置。受1973年石油危机的刺激，从20世纪70年代中期起，英国、日本、挪威等波浪能资源丰富的国家，把波浪能发电作为解决未来能源的重要一环，大力研究开发。在英国，索尔特发明了点头鸭装置，科克里尔发明了波面筏装置，国家工程试验室发明了振荡水柱装置，考文垂理工学院发明了海蚌装置。1978年，日本建造了一艘长80 m、宽12 m、高5.5 m称为“海明号”的波浪能发电船。该船有22个底部敞开的气室，每两个气室可装设一台额定功率为125 kW的气轮机发电机组。1978～1986年，日本、美国、英国、加拿大、爱尔兰五国合作，先后三次在日本海由良海域对“海明号”进行了波浪能发电史上最大规模的实海原型试验。但因发电成本高，未获商业实用。1985年，英国、中国各自研制成功采用对称翼气轮机的新一代导航灯浮标用的波浪能发电装置，挪威在卑尔根附近的奥依加登岛建成了一座装机容量为250 kW的收缩斜坡聚焦波道式波浪能发电站和一座装机容量为500 kW的振荡水柱气动式波浪能发电站，标志着波浪能发电站实用化的开始。
摆式波浪能发电技术研究
20 作者简介：张文喜（1987-），男，硕士研究生，从事船舶与海洋结构物设计制造方面的研究。 叶家玮（1947-），男，教授，博士生导师，从事水下机器人、海洋平台诸方面的研究工作。收稿日期：2010-11-29 摆式波浪能发电技术研究 Research Overview on Pendulum Wave Power Generation Technology 张文喜，叶家玮 （华南理工大学 土木与交通学院，广州 510640） ZHANG Wenxi, YE Jiawei ( South University of Technology, Guangzhou 510640 ) Abstract: Research on wave power generation has advanced signifi cantly over the past few decades. Much of this work has been undertaken by scientists of many countries. This paper briefl y introduces the present situation of utilizing wave energy and the research progress on pendulum wave power generation technology, describes the work of Muroran University and State Oceanic Administration and summarizes the achievements on pendulum wave power generation technology. Key words: Wave power generation; Pendulum; Energy transform; Engineering application 摘 要：波浪能作为绿色可再生能源，得到各国政府的重视。世界上进行波浪能发电技术研究已经多年，取得了许多成果。本文简单介绍了波浪能发电的应用现状以及摆式波浪能发电的原理及研究进展，对日本室兰工业大学以及我国国家海洋局海洋技术研究所的研究进行了详细的描述。总结了摆式波浪能发电的研究成果，探讨未来工程应用中的研究方向。 关键词：波浪能发电；摆式；能量转换；工程应用 1 前言 人类社会即将步入二十一世纪的第二个十年，作为世界主要能源来源的煤、石油、天然气等非可再生资源日渐枯竭,碳排放量过高所带来的温室效应以及生态环境破坏所产生的负面影响日渐严重。近年来，世界各国都在大力进行着清洁可再生能源的开发与利用工作，由太阳能、风能、海洋能、生物能、地热能及其他可再生能源组成的新能源的开发利用已成为当今世界各国重大研究课题。海洋能是海洋中蕴藏的可再生自然能源的总称,它包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能和盐差能等。 波浪能作为海洋能的一种,是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。它是海洋中蕴藏最为丰富的能源之一,也是海洋能利用研究中近期研究得较多的能源之一。 2 波浪能发电应用技术简介 波浪能发电作为波浪能利用的主要方式之一,人类 对其的研究已有一百多年的历史,当二十世纪五十年代世界第一台波浪能发电机组诞生后,许多专家学者都致力于波浪能发电技术的深入研究。波浪能发电可以为边远海岛和海上设施等提供清洁可再生能源，相对于其他的能源利用形式有着独特的优势。其研究应用已趋于成熟,正在进入或接近于商业化发展阶段,向大规模和独立稳定发电方向发展。 波浪能发电系统绝大部分可看作是一个核心是三级能量转换装置的系统，如图1所示。一般说来，一级能量转换装置直接与波浪相互作用，将波浪能转换成装置的动能、或水的位能或中间介质如液压油等的压力能等；二级能量转换装置将一级能量转换所得到的能量转换成旋转机械的动能，如水力透平、空气透平及液压马达等；三级能量转换将旋转机械的动能通过发电机转换成电能。由此三级能量转换装置完成了从波浪能到电能的转换，实现了波浪能发电。 经过多年的研究,波浪能发电技术已逐步接近工程应用水平,研究的重点也集中于三种被认为最具有商
海洋波浪能利用技术及前景
海洋波浪能发电技术现状与前景1 游亚戈1,2，盛松伟1,2,3，吴必军1,2 （1.中国科学院广州能源研究所，广东广州510640；2.中国科学院研究生院可再生能源和天然气水合物重点实验室，广东广州 510640；3.中国科学院研究生院，北京 100049） 摘要：海洋波浪能是取之不尽、用之不竭的清洁能源，具有资源分布广泛、能流密度大、技术环境友好等优点。利用海洋波浪能发电能够改善能源结构和环境，有利于海洋资源开发，受到许多国家的重视。本文主要对波浪能发电系统的技术原理、特点和技术现状做了综述，讨论了海洋波浪能利用的意义和前景。 关键词：波浪能发电；振荡水柱；摆式；浮子；鸭式；点吸收 海洋波浪能主要来源是太阳热能。由于太阳热能的不均匀分布，导致地球上空气流运动，形成风。风作用于海面，其压力以及对水面的摩擦力使海面出现凸凹不平，在引力和惯性作用下，形成波浪运动。在风的持续作用下，波浪逐渐生长，形成巨大的涌浪。因此，波浪的大小取决于风速、风的作用距离以及水面的大小。世界上最丰富的波浪能资源出现在南北纬30°-60°（西风带）的大洋东面，年平均能流密度可以达到20-100 kW/m。中国海位于大洋西侧，包围在由北到南的一系列岛链内，故中国的波浪能是由季风造成的，比西风带的波浪能在能流密度上小了一个量级，只有2-7 kW/m [1]。 海洋波浪能是清洁的可再生能源，开发和利用海洋波浪能对缓解能源危机和环境污染问题具有重要的意义，全世界各国政府，特别是海洋波浪能资源丰富的国家，大力鼓励海洋波浪能发电技术的发展。由于海洋波浪能能发电系统的运行环境恶劣，与其他可再生能源发电系统，如风电、光伏发电，相比发展相对滞后，甚至滞后于潮汐能和潮流能技术。但是随着相关技术的发展，以及各国科技工作者的努力，近年来，海洋波浪能发电技术取得了长足的进步，已有试验电站进入商业化运行。可以预见，不远的将来，随着海洋波浪能发电技术日益成熟，将会有越来越多的海洋波浪能发电系统接入电网运行。由于海洋波浪能蕴藏量巨大，必将成为能源供给的重要组成部分。 本文对各种海洋波浪能发电系统的主要技术原理、特点和技术发展现状做了综述和评价，最后指出海洋波浪能利用的意义和前景。 1 国外的波浪能发电技术 目前研究的波能利用技术大都源于以下几种基本原理：利用物体在波浪作用下的升沉和摇摆运动，将波浪能转换为机械能；利用波浪的爬升将波浪能转换成水的势能等。绝大多数波浪能转换系统由三级能量转换机构组成。其中一级能量转换机构（波能俘获装置）将波浪能转换成某个载体的机械能；二级能量转换机构将一级能量转换所得到的能量转换成旋转机械（如水力透平、空气透平、液压马达、齿轮增速机构等）的机械能；三级能量转换通过发电机将旋转机械的机械能转换成电能。有些采用某种特殊发电机的波浪能转换系统，可以实现波能俘获装置对发电机的直接驱动，这些系统没有二级转换环节。 根据一级转换系统的转换原理，可以将目前世界上的波能利用技术大致划分为振荡水柱、摆式、筏式、收缩波道、点吸收（振荡浮子）、鸭式等技术。这里对这几种波浪发电技术进行介绍。 1.1 振荡水柱技术 振荡水柱（Oscillation Water Column，OWC）波能装置利用空气作为转换的介质。图1为振荡水柱波能转换系统的示意图。其一级能量转换机构为气室，其下部开口在水下与海水连通，上部也开口（喷嘴），与大气连通；在波浪力的作用下，气室下部的水柱在气室内作上下振荡，压缩气室的空气往复通过喷嘴，将波浪能转换成空气的压能和动能。二级能量转换机构为空气透平，安装在气室的喷嘴上，空气的压能和动能可驱动空气透平转动，再通过转轴驱动发电机发电。振荡水柱波能装置的优点是转动机构不与海水接触，防腐性能好，安全可靠，维护方便；其缺点是二级能量转换效率较低。 近年国外建成的振荡水柱式波能装置有：英国的LIMPET[2]（固定式500 kW，如图2所示）、葡萄牙400 kW固定式电站[3]、澳大利亚500kW离岸固定式装置[4]（如图3所示），正在研究的有英国的漂浮式装置SPERBUOY [5]。 1本文得到国家海洋能专项资金项目（GHME2010GC01）、（GHME2010ZC06）以及科技支撑项目（2008BAA15B01）支持 作者简介：游亚戈（1956-），男，研究员，主要从事波浪理论、聚波理论及波能转换的水动力学；非线性随机波浪运动、能量传递及收集；波能装 置的优化设计。E-mail：youyg@https://www.sodocs.net/doc/827785681.html,