【优博微展2016】郑思明：筏式波浪能海水淡化装置的水动力性能研究

　　郑思明：2016年大学优秀博士学位论文一等获得者

　　筏式波浪能海水淡化装置的水动力性能研究

　　StudyonHydrodynamicCharacteristicsoftheRaft-typeWavePoweredDesalinationDevice

　　作者：郑思明

　　指导教师：张永良

　　培养院系：水利系

　　学科：水利工程

　　读博感言：积极主动，付出总有回报。

　　研究背景/选题意义/研究价值

　　日益突出的淡水资源短缺问题已成为经济可持续发展的制约因素，利用海洋波动力直接淡化海水为沿海和海岛地区提供了不依赖电来制备淡水的解决方案。

　　利用波浪能直接驱动反渗透膜系统进行海水淡化的过程当中，水动力性能问题是核心技术难题。研发一种效率高、成本低直接淡化海水的系统技术，具有广阔的应用前景。

　　主要研究内容

　　先后将海水淡化系统视作筏式装置的能量俘获（PTO）系统和反渗透膜对流扩散模型，围绕筏式波浪能海水淡化装置（右图所示）的水动力性能问题开展了系统深入的研究。讨论了筏体长度、波浪周期、筏体横截面高宽比、筏体回转半径以及线性和非线性PTO系统对装置的波能俘获性能的影响规律，并了活塞缸截面积、蓄能稳压器初始气体压强、反渗透膜宽度和波浪周期等参数对淡水产出流量以及淡水盐浓度的影响作用。

　　筏式波浪能海水淡化装置示意图

　　主要创新点

　　1、探索了回转半径等参数对波能俘获效率的影响，研究表明适当的回转半径可使筏体纵摇转速与波浪激励力矩趋于同相位，进而显著提高筏式波浪能装置的波能俘获能力；

　　2、研究了运动约束条件对最大波能俘获性能的影响，并发展了求解筏式波浪能装置最大波能俘获功率的理论计算模型；

　　3、提出了波动力直接淡化海水系统的波浪-俘能器-蓄能稳压器-反渗透膜组件耦合的数学模型，并了多物理参数对淡化海水能力的影响规律。

　　代表性学术发表

　　1、ZhengSM,ZhangYL.2016.Wavediffractionandradiationbymultiplerectangularfloaters.JournalofHydraulicResearch,54(1):102-115.

　　2、ZhengSM,ZhangYL,ShengWA.2016.Maximumwaveenergyconversionbytwointerconnectedfloaters.JournalofEnergyResourcesTechnology,138(3),p.032004.

　　3、Zheng,SM,ZhangYL,ShengWA.2016.Maximumtheoreticalpowerabsorptionofconnectedfloatingbodiesundermotionconstraints.AppliedOceanResearch,58:95-103.

　　4、ZhengSM,ZhangYL.2016.Waveradiationfromatruncatedcylinderinfrontoverticalwall.OceanEngineering,111:602-614.

　　5、ZhengSM,ZhangYH,ZhangYL,etal.2015.Numericalstudyonthedynamicsotwo-raftwaveenergyconversiondevice.JournalofFluidsandStructures,58:271-290.

　　来源：大学研究生院

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