本項目將“節(jié)能減排、低碳環(huán)?!?、“綠色能源—波浪能”與“新型防波堤結(jié)構(gòu)”三種理念結(jié)合起來,提出一種通過簡單改造箱筒型防波堤來發(fā)電的理念并設(shè)計了數(shù)種復(fù)合型箱筒型防波堤發(fā)電結(jié)構(gòu),進(jìn)行了水工物理模型試驗,同時重點針對OWC式發(fā)電,采用物理模型試驗與fluent數(shù)值模擬相結(jié)合的方式進(jìn)行發(fā)電可行性驗證,并且考察了開孔形式等對發(fā)電效率的影響。該復(fù)合型發(fā)電方式可明顯降低建設(shè)成本,為波浪開發(fā)發(fā)展開辟了新途徑。
20世紀(jì)以來,依賴于傳統(tǒng)化石燃料的開發(fā)和利用,雖然創(chuàng)造了空前繁榮的物質(zhì)文明,但也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染和巨大的資源浪費。上世紀(jì)70年代首次爆發(fā)了石油危機(jī),根據(jù)《BP世界能源統(tǒng)計2006》的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,以目前的開采速度,全球化石燃料最多供應(yīng)162年,而依據(jù)短板效應(yīng),僅供40年的需求量,若不開發(fā)新能源,改變能源結(jié)構(gòu),一場能源危機(jī)將不可避免。因此,各國開始將注意力注意到尋找適宜廉價的綠色能源上,而海洋波浪能作為一種清潔的可再生能源,成為了21世界人類關(guān)注并大力開發(fā)利用的新能源,長期以來,世界各國對其投入了大量的研究。
據(jù)世界能源委員會的調(diào)查顯示,全球可利用的波浪能達(dá)到20億千瓦,相當(dāng)于目前世界電產(chǎn)量的2倍。我國是一個陸地廣袤、海洋遼闊、島嶼眾多、海岸線很長的國家,僅大陸岸線就長達(dá)18000Km。具備著研究波浪能發(fā)電的優(yōu)勢與條件。波浪能表現(xiàn)以機(jī)械能形式、能流密度大、分布廣等特點也均有利于利用波浪發(fā)電的研究。依據(jù)《聯(lián)合國氣候變化框架公約》,到2020年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%,在如此短時間內(nèi)這樣大規(guī)模降低二氧化碳排放,我們必須依賴于水電的有效利用。
鑒于波浪能利用在成本及技術(shù)方面難以和常規(guī)能源相競爭,波力發(fā)電裝置雖然研究很多,但在全球范圍內(nèi)并沒有得到廣泛推廣。隨著波力發(fā)電新形式提出,建造成本的降低和效益的提高,波浪能發(fā)電必在世界能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要位置。
本項目提出的是一種復(fù)合型箱筒型防波堤發(fā)電方式,箱筒型防波堤適用的地質(zhì)條件上層為淤泥質(zhì),持力層為粉細(xì)砂層或粉質(zhì)粘土層,箱筒型結(jié)構(gòu)可作為防波堤或碼頭的基礎(chǔ)廣泛應(yīng)用于港工結(jié)構(gòu)中,尤其在渤海灣的淤泥質(zhì)海岸有很好的應(yīng)用前景。鑒于采用抽真空和充氣可以使鋼箱筒下沉和上浮反復(fù)進(jìn)行,并能有效控制鋼箱筒的標(biāo)高,施工中可以把鋼箱筒作為施工平臺使用,其上部結(jié)構(gòu)可以在鋼箱筒上進(jìn)行現(xiàn)場澆注,節(jié)省大量預(yù)制吊運費用,這一點是其他基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)所無法比擬的,因此,在水運工程中尤其是在渤海灣淤泥質(zhì)海岸,具有很好的應(yīng)用前景。
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 三等獎
校級大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎
校級第二屆節(jié)能減排社會實踐與科技競賽特等獎