陈泽熙,张显涛,陈子和,张宇.基于伞锚的水面无人系统波能俘获装置及水动力评估方法[J].海洋工程,2025,(5):102~112
基于伞锚的水面无人系统波能俘获装置及水动力评估方法
Para-anchor-based wave energy harvesting device for unmanned surface systems and its hydrodynamic evaluation method
投稿时间:2024-07-16  修订日期:2024-09-30
DOI:10.16483/j.issn.1005-9865.2025.05.010
中文关键词:  波浪能  水面无人系统  水动力特性  数值模型
英文关键词:wave energy  swarm of unmanned marine vehicle  hydrodynamic characteristics  numerical model
基金项目:国家自然科学基金项目(42206227);海南省自然科学基金项目(520QN290);海南省科技计划三亚崖州湾科技城自然科学基金联合项目(2021JJLH0062);重庆市自然科学基金项目(CSTB2023NSCQ-MSX0432);上海交通大学深蓝计划项目(SL2022PT103)
作者单位
陈泽熙1,张显涛1,2,3,陈子和1,2,张宇4 1. 上海交通大学 海洋工程全国重点实验室上海 2002402. 上海交通大学 海南研究院海南 三亚 5720243. 上海交通大学 重庆研究院重庆 4001354. 上海船舶设备研究所上海 200031 
摘要点击次数: 16
全文下载次数: 0
中文摘要:
      为解决海上无人集群续航能力受限的问题,提出一种新型伞锚式波浪能俘获装置,发展了针对柔性伞锚的水动力等效分析方法并初步评估其俘能性能。首先,将柔性伞面等效为离散线结构,基于Morison模型分析其水动力载荷,结合伞锚的冠状形态和水动力特性,构建Morison模型中拖曳力和附加质量力系数的等效计算方法;随后,采用OrcaFlex软件构建伞锚动力学模型,并通过与轴向振荡试验数据对比进行验证,数值计算结果表明,伞锚拉力与试验结果吻合良好,验证了基于线结构和Morison模型的柔性伞锚水动力评估方法的有效性;最后,引入线性弹簧-阻尼器模拟波能转换单元,计算分析伞锚波能装置的俘获功率,发现该装置具有较好的俘能性能,为海上无人系统的原位供电提供了新的思路。
英文摘要:
      To address the endurance limitations of maritime unmanned swarms, a novel para-anchor-based wave energy harvesting device is proposed. An equivalent hydrodynamic analysis method for flexible para-anchors is developed and preliminarily evaluated. First, the flexible para-anchor surface is modeled using discrete line elements, and its hydrodynamic loads are analyzed through the Morison model. An equivalent method is established for calculating the drag force and added mass coefficients, considering the para-anchor's crown-like shape and hydrodynamic behavior. Second,a dynamic model constructed in OrcaFlex software is validated against axial oscillation test data, showing good agreement with experimental results. Finally, a linear spring-damper is introduced to simulate the wave energy conversion unit, and the device's power capture is analyzed, demonstrating effective energy harvesting performance and offering new insights into in-situ power supply for maritime unmanned systems.
查看全文  查看/发表评论  下载PDF阅读器
关闭
水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 海洋工程  版权所有
地址: 南京虎踞关34号 邮编:210024 电话:025-85829332 E-mail: oe@nhri.cn
苏ICP备05007122号