山东半岛波浪能资源的调查与模拟分析研究

【摘要】：波浪能作为一种无污染的可再生新能源，是海岸地带经济发展的重要组成部分。开发波浪能可以为沿岸地区的发展提供一定能源，降低化石能源的消耗量，减少环境污染。因此，近年来，波浪能越来越多地受到各个沿海国家的重视。从长远利益来看，现阶段投入一定的资金研究这些洁净的、可再生能源，对沿海地区经济发展和环境保护有着十分重要的意义。山东半岛地区经济发达，对能源的需求量较大，调查研究其附近海域的海洋能的分布情况，对山东半岛的长远发展有着极其深远的意义。本文主要对山东半岛周边海域的波浪及波浪能情况进行了研究分析。 首先，本文运用第三代波浪模型SWAN，以1996-2011年的风场数据为驱动对山东半岛的波浪进行了模拟，并将模拟结果与3个观测点的观测值进行了比较。比较结果显示该模型对波浪的模拟效果良好。在确定波浪模拟的准确性之后，本文对山东半岛附近海域的波浪情况进行了研究分析，得到了每个月、每个季度的最大和平均有效波高分布图，为港口工程设计提供了参考数据。 其次，本文对Kim简化方法、深水简化方法和直接求解法三种波浪能求解方法进行了比较分析。比较结果显示，Kim简化方法和深水简化方法计算出的波浪能密度值都比直接求解法的计算值略大，并且Kim简化方法计算出的数值与直接求解法计算出的数值之间的偏差要大于深水简化法相应的偏差；但，两种简化方法与直接求解法之间都有很强的相关性，均可用来进行波浪能的求解计算；此外，相较于直接求解法和深水简化方法，Kim简化方法的求解方式更为简单、快捷。 再次，本文对山东半岛波浪能的分布情况进行了研究。研究发现，成山头附近海域波浪能较为丰富。为进一步探究山东半岛波浪能的具体情况，本文选取了较有代表性的成山头（位于半岛东部）、黄河口三角洲（位于半岛北部）和琅琊台（位于半岛南部）三个地点进行了重点研究，得出了这3个地点处波浪能的月分布情况、波浪的主要来向、波浪能在各个方向上的分布情况及有效波高、波能周期与能量的联合分布图，为波浪能开发装置的布设和选取提供了依据。 最后，本文运用Delft3D-SWAN模块研究了波浪发电装置的布设对相应海域波高和波生流流速的影响情况。研究发现：布设波浪能发电装置之后，其附近海域的波高将明显变小，波生流流速也呈现出变小的趋势。但，局部地区波生流流速会出现增大的情况。这主要是由于该地区水深地形情况比较复杂。在布设波浪发电装置之前，该区域会受到岛屿或者陆地的屏蔽。布设波浪发电装置之后，波浪发生衍射，衍射后波浪的传播方向会与波浪原来的传播方向略有差异。岛屿或者陆地对这些衍射后的波浪的屏蔽作用较小。致使波生流流速出现增大的现象。波高变化受水深地形的影响也较大。波浪在经过发电装置后，产生衍射，波高会逐渐恢复。但，当周围有小型岛屿时，波高的恢复会被该岛屿削弱。 【关键词】：波浪 波浪能 波候变化 山东半岛
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P743.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 1. 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究进展12-15
• 1.2.1 波浪能评估步骤简介12
• 1.2.2 波浪能开发装置简介12-13
• 1.2.3 波浪能数值模拟13-15
• 1.3 本文主要工作15-17
• 2. 数值模型理论17-28
• 2.1 模型简介17-18
• 2.1.1 SWAN 模型简介17
• 2.1.2 Delft-3D 简介17-18
• 2.2 波浪模型理论18-23
• 2.2.1 SWAN 控制方程18-19
• 2.2.2 风输入项19-20
• 2.2.3 波浪耗散20-21
• 2.2.4 非线性波-波相互作用21-23
• 2.2.5 波浪增水的计算23
• 2.2.6 波浪衍射23
• 2.3 波浪能评估理论23-25
• 2.3.1 直接求解法23-24
• 2.3.2 深水简化方法24-25
• 2.3.3 Kim 简化方法25
• 2.4 潮流理论25-27
• 2.4.1 控制方程25-26
• 2.4.2 边界条件26
• 2.4.3 动边界26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3. 山东半岛波浪的模拟研究28-53
• 3.1 研究区域简介28-29
• 3.2 模型参数设置29-31
• 3.3 波浪的模拟验证31-34
• 3.4 山东半岛波浪情况的研究分析34-52
• 3.4.1 每个月的波高分布情况35-48
• 3.4.2 每个季度的波高分布情况48-51
• 3.4.3 山东半岛最大和平均有效波高分布情况51-52
• 3.5 本章小结52-53
• 4. 山东半岛波浪能研究分析53-76
• 4.1 波浪能评估方法的比较53-58
• 4.1.1 波浪能简化算法与直接求解法之间的比较53-56
• 4.1.2 相关性分析56-57
• 4.1.3 总结分析57-58
• 4.2 山东半岛附近海域波浪能概况58-60
• 4.2.1 东中国海的波浪能概况58-59
• 4.2.2 山东半岛波浪能的分布情况59-60
• 4.3 月平均波浪能分析60-61
• 4.4 波浪能的研究分析61-72
• 4.4.1 波浪方向的研究分析62-69
• 4.4.1.1 成山头地区波浪来向的研究62-64
• 4.4.1.2 黄河三角洲波浪来向的研究64-67
• 4.4.1.3 琅琊台地区波浪来向的研究67-69
• 4.4.2 各个方向上波浪能的分布情况69-72
• 4.5 波浪能开发装置的选择72-74
• 4.6 本章小结74-76
• 5. 波浪能开发对周边海域水动力的影响76-88
• 5.1 模拟情况简介76-78
• 5.2 装置布设后波高的变化情况78-83
• 5.3 装置布设后波生流的变化情况83-87
• 5.4 结论87-88
• 6. 总结与展望88-90
• 6.1 总结88-89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-92
• 致谢92-93
• 个人简历93
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文93-94

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

我国近海波浪能资源调查与评估    张松;刘富铀;张滨;马治忠;姜波;

基于WAVEWATCH-Ⅲ模式的近22年中国海波浪能资源评估    郑崇伟;李训强;

近22年南海波浪能资源模拟研究    郑崇伟;林刚;孙岩;杨松;

近45年全球海域波浪能资源研究及等级区划    郑崇伟;

基于WW3模式的一次台风浪过程中掠海飞行器的击水概率分析    郑崇伟;庄卉;贾本凯;郭随平;

南海海面风、浪场时空变化特征及其关系分析    裘沙怡;梁楚进;董昌明;刘正礼;

孟加拉湾一次热带气旋过程的海浪场模拟分析    郑崇伟;林刚;邵龙潭;

波浪能、海上风能资源开发前景展望    郑崇伟;

利用WW3模式实现中国周边海域波浪能流密度数值预报——以2次冷空气过程为例    郑崇伟;

近43年北大西洋海浪场与AO的相关性研究    郑崇伟;李荣波;周林;李靖;

1988-2009年北印度洋海域风候统计分析    张磊;郑崇伟;李庆红;

西北太平洋海域海表风速长期变化趋势研究    潘静;郑崇伟;

波浪能发电系统性能评估方法研究    王项南;李雪临;王静;路宽;杨磊;赵强;许渊;

海洋能多能互补智能供电系统总体开发方案研究及应用    邵萌

长江口邻近海域夏季上升流演变机制研究    曹公平

台风浪同化模式建立及南海冬季风背景下台风浪特征研究    王爱梅

越浪式波能发电装置的能量获取系统设计研究    李志祥

SST对台风影响的数值试验分析    胡耀辉

成山头海域波浪能和潮流能时空分布特征    李庆杰

广义帕雷托分布（GPD）在波浪极值推算中的应用    刘昆

浙江省海域的波浪数值模拟与波浪能资源分析    蒋廷松

摆板式波浪能利用装置的动力特性模拟研究    孙启超

南海波浪能资源与其他清洁能源的优缺点比较研究    郑崇伟;

渤、黄海波能的估算及其对波能转换前景的评价    李陆平;田素珍;徐来声;郭洪梅;

西沙、南沙海域波浪及波浪能季节变化特征    郑崇伟;周林;周立佳;

我国毗邻海区表面波能的初步估算    马怀书,于庆武

基于WAVEWATCH-Ⅲ模式的近10年南海波候统计分析    郑崇伟;张霞;

Wind energy and wave energy resources assessment in the East China Sea and South China Sea    

海洋波浪信息资源评估系统的波力发电应用研究    任建莉;罗誉娅;陈俊杰;张雪梅;钟英杰;

第三代浅水波浪数值预报模式及其在黄渤海域的应用    李燕;

南海几种海面风应力资料的比较分析    谢强,王东晓,王卫强,毛庆文

应用WAVEWATCH-Ⅲ模式对南海的波浪场进行数值计算、统计分析和研究    周良明;吴伦宇;郭佩芳;王爱方;

波浪能    王润;

波浪能独立稳定发电与制淡系统    

波浪能协奏曲    本刊编辑部;

我国近海波浪能资源调查与评估    张松;刘富铀;张滨;马治忠;姜波;

中国海波浪能资源分析    闻斌;薛彦广;张芳苒;赵越超;

双浮体波浪能转换装置中重心布置对波浪能吸收影响分析    王晓明;尚建忠;张志雄;

在挪威研究波浪能    余志

从水下开发利用波浪的能量    

中国海波浪能资源研究现状及前景展望    林刚;郑崇伟;孙岩;杨松;贾晨;

中国大陆沿岸波浪能分布初步研究    王绿卿;冯卫兵;唐筱宁;龚政;

基于虚拟样机的波浪能驱动系统仿真研究    张颖;吴成东;董再励;李孟歆;

液态金属磁流体波浪能直接发电演示装置的数值分析    赵凌志;彭燕;沙次文;许玉玉;李然;刘保林;李建;

液态金属磁流体波浪能直接发电试验研究    李建;彭燕;赵凌志;刘保林;沙次文;许玉玉;李然;李雪临;

底铰摇板式波浪能装置的水动力特性    赵海涛;徐伟;郝春玲;沈家法;孙志林;宁德志;

台湾海峡及其邻近海域波浪能资源评估    李靖;周林;郑崇伟;陈晓斌;

浮子参数对波浪能吸收效能的影响分析    倪歆韵;缪泉明;

浙江近海自然海况条件下波浪能统计分析    杨忠良;施伟勇;张俊彪;叶钦;

基于惯性摆的波能获取研究    张颖;李孟歆;侯亮;

双行程做功波浪能液压传动系统设计及仿真研究    张大海;李伟;林勇刚;鲍经纬;黄炜;

海洋能开发利用的新技术概览    孙晓晶;

新式船只能从波浪中捕捉能源    刘霞

走向商业化的波浪能    赵琳琳 译 美国《纽约时报》

新型漂浮式波浪能装置成功发电    记者 张建列 通讯员 谢舜源

首座波浪能稳定发电系统面世    何方

我国海洋能源开发又有突破性进展    高 琳 　唐 晗

科学家欲用波浪能替代石油    杨现庆

波浪能开发进入业界视野    本报记者 王晓苏

世界先进的波浪能技术    国家海洋技术中心 罗续业

开发利用新能源的新途径    施纬

向海洋波浪要电能    本报实习记者 刘泽强 通讯员 任永华

海上风能与波浪能综合研究利用    裴丽

振荡浮子液压式波浪能利用装置的研究    黄晶华

海洋浮标波浪能供电装置设计研究    姜琳琳

波浪能液压转换系统效率测试平台的设计与研究    刘启强

基于频域模型和时域模型的波浪能评估计算    魏茂兴

山东半岛波浪能资源的调查与模拟分析研究    王宏基

波浪能能量转换效率测试平台的控制与数据采集分析系统    王国栋

波浪能、潮流能试验场方案设计与并网标准研究    唐杨

基于波浪能的新型海洋浮标发电系统研究    邬法磊

浮标式海浪发电装置的研制    李坤