考虑电磁-流-固耦合与非线性回复力的流致振动潮流能发电装置性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51909189
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.0万
  • 负责人：
    王恩浩
  • 依托单位：
    清华大学
  • 学科分类：
    E1101.海岸工程与海洋工程
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Extensive studies on the performance of various types of tidal current energy converters have been carried out in the purpose of mitigating the energy crisis and environmental problems caused by the rapid economic and social development. Among them, electromagnetic flow-induced vibration tidal current energy converters have received widespread attention due to their advantages in many aspects. In the existing research on the flow-induced vibration tidal current energy converters, the electromagnetic force is usually simplified into a damping force with a constant damping coefficient, which makes the results difficult to reflect the response and energy conversion characteristics in real operating conditions. Whereas, studies on improving the performance of the flow-induced vibration tidal current energy converters using nonlinear restoring forces are not yet systematic. Investigations into the response and energy conversion characteristics of the flow-induced vibration under the combined action of the electromagnetic force and the nonlinear restoring force are even more rarely reported. In this project, numerical simulations are intended to be conducted together with model tests to explore the dynamic characteristics, the wake characteristics and the energy conversion characteristics of a flow-induced vibration system subject to both the electromagnetic force and the nonlinear restoring force. The influence law and mechanism of the electromagnetic force and the nonlinear restoring force on the response and energy conversion characteristics of the flow-induced vibration system are going to be revealed. The optimal matching programme of the generator and the nonlinear restoring force with corresponding parameters for improving the performance of the flow-induced vibration tidal current energy converter will be determined. The completion of this project could provide theoretical foundation and technical support to the engineering design of the flow-induced vibration tidal current energy converters.
为缓解经济和社会的快速发展造成的能源危机和环境问题，国内外学者对各类潮流能发电装置的性能开展了广泛研究。其中，电磁式流致振动潮流能发电装置因其在诸多方面的优势而备受关注。现有的流致振动潮流能发电的相关研究多将电磁力简化为阻尼系数为常数的阻尼力，研究结果难以反映出真实工况中装置的响应及能量转换特性。针对利用非线性回复力提升流致振动潮流能发电装置性能的研究还尚未形成完整的体系。关于电磁力与非线性回复力共同作用下流致振动的响应及能量转换特性的研究更鲜有报道。本项目拟采用数值模拟结合模型试验的方法，探究电磁力与非线性回复力作用下流致振动系统的动力学特性、尾迹特性及能量转换特性，揭示电磁力与非线性回复力对流致振动系统响应及能量转换特性的影响规律和机制。筛选出可用于提升流致振动潮流能发电装置性能的最佳发电机选配方案和非线性回复力形式及具体参数，为流致振动潮流能发电装置的工程设计提供理论依据和技术支撑。

结项摘要

电磁式流致振动潮流能发电装置具有启动流速低、能量密度高、对海洋生态环境与海洋生物影响小等优点，在我国尤其是北方沿海潮流流速偏低的海域具有广阔的应用前景。非线性回复力作用下电磁式流致振动潮流能发电装置是一个复杂的非线性系统，针对该类装置流致振动响应及能量转换特性的研究存在巨大的挑战，非线性回复力作用下电磁式流致振动潮流能发电装置的非线性电磁-流-固耦合机制尚不明晰。.本项目以电磁式流致振动潮流能发电装置为研究对象，研制了电磁式流致振动潮流能发电装置模型试验系统，构建了电磁力及非线性回复力与流致振动系统耦合的三维非线性电磁-流-固耦合数值模型，探究了电磁力与非线性回复力作用下流致振动响应及能量转换特性，揭示了其中的影响规律和机制，得出了适用于电磁式流致振动潮流能发电装置性能提升的非线性回复力形式及具体参数组合。.经过了深入系统的研究，取得了一系列理论和技术层面的突破，在国内外重要学术期刊上发表SCI检索期刊论文6篇，在国内知名学术会议上发表论文2篇，申请发明专利1项，相关研究成果得到了国内外学者的广泛认可，能够为电磁式流致振动潮流能发电装置的工程设计和性能优化提供理论依据和技术支撑。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（2）
专利数量（1）
Numerical study on the flow-induced vibrations of two elastically mounted side-by-side cylinders at subcritical Reynolds numbers
亚临界雷诺数下两个弹性安装并排圆柱体流激振动的数值研究
  • DOI：
    10.1016/j.apor.2022.103191
  • 发表时间：
    2022-07
  • 期刊：
    Applied Ocean Research
  • 影响因子：
    4.3
  • 作者：
    Xu Wanhai;Wu Haokai;Sha Mu;Wang Enhao
  • 通讯作者：
    Wang Enhao
Flow-induced vibrations of two staggered cylinders with a moderate spacing and varying incident angles at subcritical Reynolds numbers
亚临界雷诺数下两个具有中等间距和不同入射角的交错圆柱体的流致振动
  • DOI：
    10.1016/j.oceaneng.2022.111723
  • 发表时间：
    2022-08
  • 期刊：
    Ocean Engineering
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Xu Wanhai;Wu Haokai;Song Zhiyou;He Ziqi;Wang Enhao;Ge Weifeng;Wang Fanjun
  • 通讯作者：
    Wang Fanjun
Flow-induced vibration analysis of two unequal-diameter flexible cylinders in staggered configuration from a hydrodynamic force perspective
两个不等径柔性圆柱体交错配置的流激振动分析
  • DOI：
    10.1016/j.marstruc.2022.103173
  • 发表时间：
    2022-05
  • 期刊：
    Marine Structures
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Xu Wanhai;Zhang Qiannan;Wang Qicheng;Pang Tao;Ma Yexuan;Wang Enhao
  • 通讯作者：
    Wang Enhao
Performance of single-cylinder VIVACE converter for hydrokinetic energy harvesting from flow-induced vibration near a free surface
单缸 VIVACE 转换器的性能，用于从自由表面附近的流激振动收集流体动能
  • DOI：
    10.1016/j.oceaneng.2020.108168
  • 发表时间：
    2020-12
  • 期刊：
    Ocean Engineering
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Xu Wanhai;Yang Meng;Wang Enhao;Sun Hai
  • 通讯作者：
    Sun Hai
Numerical investigation into the effect of spacing on the flow-induced vibrations of two tandem circular cylinders at subcritical Reynolds numbers
亚临界雷诺数下间距对两个串联圆柱体流激振动影响的数值研究
  • DOI：
    10.1016/j.oceaneng.2021.109521
  • 发表时间：
    2021-09
  • 期刊：
    Ocean Engineering
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Xu Wanhai;Wu Haokai;Jia Kun;Wang Enhao
  • 通讯作者：
    Wang Enhao

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

其他文献

PP2A功能障碍在阿尔茨海默症中的作用研究
  • DOI：
    10.16421/j.cnki.1002-3127.2018.03.013
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    毒理学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张嘉会;王恩浩;袁天力;苏张瑶;张亚莉
  • 通讯作者：
    张亚莉

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI：
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间：
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊：
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子：
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者：
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者：
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败，请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题，我已根据课题信息分析并撰写以下内容，帮您拓宽课题思路：

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号：
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份：
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额：
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别：
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者：{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
关闭
close
客服二维码