起因:风吹过海面,风与海面相互作用,一部分风的能量传给海 水,变成波浪的动能和势能。
波浪发生的三种主要过程 : 空气吹过海水表面,由于粘性作用,对海水施加一个切向力。 而水的表面张力提供一个类似弹簧的恢复力,使水面上产生一层 微小的涟漪,它是波浪形成的前奏。此时的波称为表面张力波。 靠近水表面的湍动的空气流引起剪切力和压强的波动。当这些 波动与已有的波浪同相位时,波浪进一步加强。 波浪继续受风的剪切力作用,与风共振,从风中吸取能量。波 高逐渐加高,波长逐渐加长,最后到达波澜壮阔的情况。此时迫 使水面复原的恢复力为重力,故称为重力波。
➢ 离岸式:波能装置位于远离海岸的深水区(40米以上),建在系泊在海 床上的浮动式或淹没式结构物中。 ➢ 离岸式的优点是可利用远海的巨大波能。但由于远海的波浪险峻, 其结构必须承受很高的载荷,装置的可靠性和生存性较弱。还需要 很长而昂贵的海缆把电能输送到岸上的电网。
➢ 近岸式:波能装置安装在距离海岸几百米的中等水深(10-25米)处。通 常坐落在海床上(避免系泊),但必须承受波浪通过时产生的应力。它 们也可能是浮动结构。近岸式的特点介于岸式和离岸式之间。
➢ 无论哪种结构,都需要有一个主梁,即一种居中、稳定的结构,系锚或固定 在海床或岸边。
➢ 若干运动部件,包括挡板、浮子、空气室或楔形流道系于其上,并在波浪 的作用下与主梁作相对运动。
根据主梁与波浪方向的关系,波能转换器 可分为三种模式:
(a)终结性模式:波能转换器的主梁平行于与 入射波前。 (b)减缓型模式:波能转换器的主梁垂直于入 射波前。 (c)点吸收型模式:其主轴垂直于海面,其线 形尺度远小于波浪的长度。
➢ 根据系留状态,波能装置还可分为固定式和浮动式。固定式装置又有岸 边固定式(简称岸式)和海底固定式两种。由于固定式装置具有固定的 主梁,容易接近与维护,显然比浮动式装置更容易建造。