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Elucidation of the hydrodynamics in newly-arised innovative floating systems toward highly-efficient ocean renewable energy conversion

研究課題

研究課題/領域番号 22K14430
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分24020:船舶海洋工学関連
研究機関九州大学

研究代表者

劉 盈溢  九州大学, 応用力学研究所, 助教 (30799127)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2024年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードhybrid wind-wave energy / eigenfunction expansion / oscillating water column / perforated plate / wave energy array / annual power production / multi-directional waves / floating wind energy / ocean wave energy / wave hydrodynamics / boundary element method / interaction theory
研究開始時の研究の概要

The goal of achieving carbon neutrality around 2050 has raised great challenges to the global community. To substitute conventional fuels, new renewable energy resources need to be explored. The proposed research aims to resolve several essential hydrodynamic problems arised in ocean energy plants.

研究実績の概要

Offshore hybrid wind-wave energy systems provide an efficient way of harnessing ocean renewable energy. In the present work, an eigenfunction expansion approach is developed to model wave interactions with a typical such system, in which an oscillating water column (OWC) device is attached at a monopile foundation of an offshore wind turbine. Numerical results show that installing a ring-shaped perforated plate to the shell of the OWC chamber can effectively mitigate the system's horizontal wave force and bending moment. The reduction of wave loads is particularly significant with a low plate's porosity.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

The project has progressed smoothly, culminating in the development of the eigenfunction expansion approach for the hybrid ocean renewable energy system. Notably, significant physical findings have been published in the prestigious journal Physics of Fluids.

今後の研究の推進方策

Further issues relating to the hydrodynamics of floating wind turbines or wave energy converters will be studied in the next year.

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 11件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件) 図書 (3件)

  • [国際共同研究] Dalian University of Technology(中国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Plymouth(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Technology Centre for Offshore & Marine(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Dalian University of Technology(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Hydrodynamic performance of a self-protected hybrid offshore wind-wave energy system2023

    • 著者名/発表者名
      Cong Peiwen、Liu Yingyi、Wei Xuanqi、Ning Dezhi、Teng Bin
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 35 号: 9 ページ: 097107-097107

    • DOI

      10.1063/5.0161978

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fully coupled aero-hydrodynamic modelling of floating offshore wind turbines in nonlinear waves using a direct time-domain approach2023

    • 著者名/発表者名
      Deng Sijia、Liu Yingyi、Ning Dezhi
    • 雑誌名

      Renewable Energy

      巻: 216 ページ: 119016-119016

    • DOI

      10.1016/j.renene.2023.119016

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Numerical and experimental investigation of a floating overhead power transmission system2023

    • 著者名/発表者名
      Luo Ruo、Liu Yingyi、Zhu Hongzhong、Hu Changhong
    • 雑誌名

      Ocean Engineering

      巻: 284 ページ: 115085-115085

    • DOI

      10.1016/j.oceaneng.2023.115085

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Annual performance and dynamic characteristics of a hybrid wind-wave floating energy system at a localized site in the North Sea2023

    • 著者名/発表者名
      Zhou Binzhen、Zheng Zhi、Hu Jianjian、Lin Chusen、Jin Peng、Wang Lei、Liu Yingyi
    • 雑誌名

      Ocean Engineering

      巻: 280 ページ: 114872-114872

    • DOI

      10.1016/j.oceaneng.2023.114872

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimization and evaluation of a semi-submersible wind turbine and oscillating body wave energy converters hybrid system2023

    • 著者名/発表者名
      Jin Peng、Zheng Zhi、Zhou Zhaomin、Zhou Binzhen、Wang Lei、Yang Yang、Liu Yingyi
    • 雑誌名

      Energy

      巻: 282 ページ: 128889-128889

    • DOI

      10.1016/j.energy.2023.128889

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Second-order near trapping of water waves by a square array of vertical columns in bi-chromatic seas2023

    • 著者名/発表者名
      Cong Peiwen、Zhao Mingqiang、Teng Bin、Gou Ying、Liu Yingyi
    • 雑誌名

      Journal of Fluids and Structures

      巻: 121 ページ: 103916-103916

    • DOI

      10.1016/j.jfluidstructs.2023.103916

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Preliminary design and dynamic analysis of constant tension mooring system on a 15?MW semi-submersible wind turbine for extreme conditions in shallow water2023

    • 著者名/発表者名
      Wang Kai、Chu Yuefeng、Huang Shuo、Liu Yingyi
    • 雑誌名

      Ocean Engineering

      巻: 283 ページ: 115089-115089

    • DOI

      10.1016/j.oceaneng.2023.115089

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanism analysis on the mitigation of harbor resonance by periodic undulating topography2023

    • 著者名/発表者名
      Gao Junliang、Shi Huabin、Zang Jun、Liu Yingyi
    • 雑誌名

      Ocean Engineering

      巻: 281 ページ: 114923-114923

    • DOI

      10.1016/j.oceaneng.2023.114923

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Review on the development of marine floating photovoltaic systems2023

    • 著者名/発表者名
      Shi Wei、Yan Chaojun、Ren Zhengru、Yuan Zhiming、Liu Yingyi、Zheng Siming、Li Xin、Han Xu
    • 雑誌名

      Ocean Engineering

      巻: 286 ページ: 115560-115560

    • DOI

      10.1016/j.oceaneng.2023.115560

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimization of the Hydrodynamic Performance of a Wave Energy Converter in an Integrated Cylindrical Wave Energy Converter-Type Breakwater System2023

    • 著者名/発表者名
      Ding Haoyu、Zang Jun、Jin Peng、Ning Dezhi、Zhao Xuanlie、Liu Yingyi、Blenkinsopp Chris、Chen Qiang
    • 雑誌名

      Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering

      巻: 145 号: 5 ページ: 054501-054501

    • DOI

      10.1115/1.4056942

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Semi-analytic solutions to edge singularities of three-dimensional axisymmetric bodies2023

    • 著者名/発表者名
      Qian Yixin、Teng Bin、Liu Yingyi
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 35 号: 6 ページ: 067127-067127

    • DOI

      10.1063/5.0154364

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Wave interaction and energy absorption from arrays of complex-shaped point absorbers2022

    • 著者名/発表者名
      Yingyi Liu, Siming Zheng, Hui Liang, Peiwen Cong
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 34 号: 9 ページ: 097107-097107

    • DOI

      10.1063/5.0107914

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] A numerical analysis tool for the design of a TLP-based met mast2023

    • 著者名/発表者名
      Lei Tan, Yingyi Liu, Changhong Hu
    • 学会等名
      Proceedings of the 33rd International Ocean and Polar Engineering Conference (ISOPE2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical simulations of towing a jacket foundation with triple buckets2023

    • 著者名/発表者名
      Lei Tan, Changhong Hu, Yingyi Liu
    • 学会等名
      Proceedings of the 12th International Workshop on Ship and Marine Hydrodynamics (IWSH2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Second-order Wave Drift Loads on a Barge-type Floating Wind Turbine Platform with Multiple Moonpools2023

    • 著者名/発表者名
      Lei Tan, Yingyi Liu, Tomoki Ikoma
    • 学会等名
      日本船舶海洋工学会令和5年秋季講演会論文集
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Wave energy absorption amongst arrays of point absorbers with a non-regular geometry2022

    • 著者名/発表者名
      Yingyi Liu, Siming Zheng, Hui Liang, Peiwen Cong
    • 学会等名
      Proceedings of the 37th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies (IWWWFB37)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Review of the Open-Source Boundary Element Method Framework for Ocean Renewable Ener-gy2022

    • 著者名/発表者名
      Yingyi Liu, Inaki Zabala, Garrett Barter, David Ogden
    • 学会等名
      日本船舶海洋工学会令和4年秋季講演会論文集
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [図書] Chapter 8: Large-scale computation of wave energy converter arrays (Book: Modelling and Optimization of Wave Energy Converters)2022

    • 著者名/発表者名
      Yingyi Liu
    • 総ページ数
      20
    • 出版者
      CRC Press
    • ISBN
      9781003198956
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [図書] Chapter 2: Fluid dynamics and wave-structure interactions (Book: Modelling and Optimization of Wave Energy Converters)2022

    • 著者名/発表者名
      Malin Goteman, Robert Mayon, Yingyi Liu, Siming Zheng, Rongquan Wang
    • 総ページ数
      36
    • 出版者
      CRC Press
    • ISBN
      9781003198956
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [図書] Chapter: Performance of the open-source potential flow solver HAMS in estimating the hydrodynamic properties of a floating wind turbine (Book: Trends in Renewable Energies Offshore)2022

    • 著者名/発表者名
      Emre Uzunoglu, Yingyi Liu, Carlos Guedes Soares
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      CRC Press
    • ISBN
      9781003360773
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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