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GB／Z 42153-2022 波浪能转换装置预样机测试规程.pdf1级）； b）设计优化：在规则波与不规则波测试中逐步得到合适的装置形状； c）性能评价：根据最优能量提取系统设置，给出3种典型海况下装置性能的初始评价。 上述3方面内容均应作为论证阶段门槛的参考内容。 对于概念性论证，允许采用理想化模型进行测试，且应限制其自由度。 能量提取系统可采用简化但准确的替代机构，应在合适的工作范围内输出特征阻尼。 如果系泊运动不参与装置运动及能量转换，测试可采用常用的系泊系统。 在此阶段，不规则波波列可采用成熟的海洋波谱制作，如北海联合海浪计划（JONSWAP)谱与 JTS145—2—2013规定的波浪谱。 注2：在论证阶段，部分测试条件可能包含非自然分布特征。 该阶段的测试结果可作为实尺设计的重要参考，并为下阶段测试提供验证数据。
4.3.2论证阶段门槛
波能吸收应根据如下内容评价： a）功率响应传递函数（相似波高条件下的幅值响应算子)； b）基于最少3组海况给出的能量捕获性能估算； 耐波性应基于主导或相关自由度下的幅值响应算子进行评价。 如果可行高层住宅地下室筏板混凝土工程施工方案，系留性能应基于系泊缆荷载的时程数据与相关内容的分析（如：幅值响应算子)进行 评价。
方案阶段测试的目的是对论证阶段识别出的装置设计方案进行全面评估。方案阶段测试可采用更 宽泛的设计参量。对于能量提取系统，应采用与论证阶段相似的性能评价指标。 方案阶段测试应针对如下关键目标： a）论证阶段结论验证：验证论证阶段得到的主要技术结论，识别两阶段间潜在的比尺问题； b）系留性能检验：验证系泊与锚定系统的实尺设计，评估系泊响应； c）装置性能：验证装置能量转换性能； d）装置运动学与动力学性能； e）生存性校验：引人风暴条件以验证生存性条件下的装置响应，识别装置的失效模式。 方案阶段中，如果可行，尽量采用大比尺试验以减少比尺效应影响；在部分试验中宜有选择地采用 柔性缆。 方案阶段测试中宜采用先进的能量提取系统模拟方法，以准确反映实尺机构的作用规律。如果评 估控制策略可行，可在测试中引人控制机构。 在适当考虑安全因素的前提下，方案阶段的中比尺测试数据可用于推求扩放至实尺的有效值。 试验数据应适于验证装置的数学或数值模型，且数据可外推到至少2处预投放点位。 为了验证论证阶段的结果，方案阶段的装置模型与波浪参数应接近论证阶段，并适用于方案阶段的 比尺。宜选取一组具有代表性的规则波与不规则波条件。在该波浪条件中，各参数（波高、波周期、能量 提取系统阻尼)范围应覆盖论证阶段的结论。在方案阶段的测试中，中比尺模型允许进行理想化处理， 用以比较论证阶段的结果。两个阶段模型设置中的所有偏差均应明确写入评价报告。
4.4.2方案阶段门槛
在方案阶段，宜以功率矩阵表征年发电量，并附投放点位的环境条件图表。该方法可更准确地计算 工作性能并对评价中的不确定性进行限制。 能量吸收评价应基于： a）功率响应传递函数（相似波高条件下的幅值响应算子）； b）至少15个标准海况条件下的功率捕获情况（功率矩阵）。 耐波性应基于主导或相关自由度下的幅值响应算子进行评价。 如果可行，系留性能应基于系泊缆荷载的时程数据与相关分析（如幅值响应算子)进行评价。
工程研制阶段测试的目的是在真实非受控海况条件下，采用亚原型尺度样机验证装置的整体性能， 识别并解决装置运行中的问题，以降低研发的技术与经济风险。测试程序宜聚焦于验证实海况下装置 的能量转换性能，也应根据设计说明包含其他验证工作。 针对不同的技术与工程问题，该阶段的大比尺模型测试在投放运行与环境监测等方面包含多个 目标： a）投放校验：实海况条件下的投放与回收程序； b）运行校验：验证非受控天气与海况条件下，装配电力负载的装置性能； c）生存性校验：验证失效缓解策略； d）电化学腐蚀校验：可采用合金材料制作装置，以检验电化学腐蚀与应力腐蚀裂痕的表征特性； e）疲劳（循环）应力评估：在循环应力可能影响整体系统寿命的点位进行测试（如安装传感器等）。 为实现该阶段的目标，测试应由室内实验室转至室外测试场。因此，海试程序应针对非受控条件而 具有鲁棒性及可调节性。测试比尺宜足够大，以保证装置中包含可运行的能量提取系统、储能系统、发 电及电力控制系统等，同时考虑下游电力消纳方法。必要时，可采用低额定功率的电网模拟器替代直接 并网。 测试场及装置比尺宜与锚泊水深、波高、周期及其他可能影响装置及其子系统安全的因素相匹配， 为保证研究结果可支持实尺样机开发，应开展工程研制阶段海试程序的综合设计。测试周期应足 够长，以便进行详细的试验后检查，以发现未来故障的表征。与原型相比，该阶段的测试结果可提供与 实尺样机同样有效的数据。
4.5.2工程研制阶段门槛
该阶段门槛应包括： a) 2 能量提取系统的效率与控制策略的评估与验证； b）风 风险与安全管理的评估与验证； c) 功率矩阵的评估与验证； d) 环境影响评价； e）安装与维护程序及周期评估； f) 2 装配方法与成本评估； g) 2 系泊荷载与生存性评估。 注：部分验证工作通常在海试执行前进行。如：最终组装前在测试台架上评估能量提取系统效率及控制策略，
对于模型试验，比尺确定应遵循如下相似准则： a）装置及其系泊系统的几何相似； b）装置及其系泊系统的结构（柯西）相似； c）装置及其系泊系统的水动力（弗劳德、斯特劳哈尔与雷诺)相似； d）装置的能量转换链相似。 由于上述相似准则无法同时满足，宜基于弗劳德与斯特劳哈尔相似准则进行装置的模型试验，而系 泊系统则应基于结构相似准则。如果采用其他相似准则，弗劳德与斯特劳哈尔相似准则应首先满足。 当模型扩放时的相似准则不协调问题应予以记录。除了（波浪能测试专有的）能量转换链准则，其他准 则指南详见附录C。 试验中，应注意小比尺模型的水黏性问题，宜尽量减少如锐缘、窄缝等易产生紊流及漩涡脱落的构 件。小比尺模型应仔细组装，以避免黏性效应在实尺表征时被误放大。 注1：当各相似准则无法同时满足时会产生误差。相似准则不匹配的问题有时通过技术手段解决，若无法解决，当 模型数据扩放至原型样机时，不确定性将有所增加。总之，当测试阶段不断向前推进，比尺逐步扩大时，解决 模型扩放时的不确定性与误差问题较为科学严谨。 注2：实验室测试(淡水)与工程研制阶段海试(海水)的密度差异将导致浮力、质量分布与测量压力及其他受力的偏 差。海水条件下的水动力值比实验室环境约大2.5%，浮力的变化则更明显。
5.1.2能量转换链相似
一般地，多数装置的吸收功率无法被直接测量并扩放。由于通过可控的能量提取系统改变装置对 环境的动力响应，在模型试验时，应复现控制动作并视其为能量转换链相似准则中的一部分。 能量转换链由能量俘获机构、传动装置、储能设备、发电机及电力控制设备构成。基于不同的系统 状态，上述设备均具有对应的效率上限值（如：最高电压或最大扭矩）。连接能量俘获机构与发电机的装 置被称为能量提取系统（PTO)，该部分一般仅在论证与方案阶段进行测试。 在工程研制阶段，实现缩尺能量转换链是测试的特定目标之一。在论证与方案阶段，通常无法将物 理单元完全缩尺。因此，可采用表征动力一运动特性（受力一速度、扭矩一转速、压力一流量等）的能量 提取系统的替代机构。能量提取系统的替代机构也可能引人虚假效应，如静摩擦或非物理滞回效应等； 并可能无法模拟原型样机中的各类限制，如最大受力或发电机转速等。 能量转换链相似准则的主要问题之一是摩擦损失无法被准确缩放（其主要原因在于摩擦力不满足 弗劳德相似准则）。为了提升功率性能预测的准确度，可进行摩擦力分析，以解决无法缩放摩擦损失导 致的性能差异。 模型测试应具备模拟原型控制策略的能力。对于方案与工程研制阶段，控制策略宜通过期望的运 动一动力特征关系表征。 注1：一般地，在方案阶段开始能量提取系统及其控制策略的研究。 注2：能量转换链中各单元效率通常取决于系统状态。因此，一般仅将吸收的功率（而非机械或电力等依赖于状态 的效率)扩放至原型尺度。 当装置采用振荡水柱技术时，由于能量提取系统依赖于雷诺相似，并具有压缩性的空气动力性能，
应对比尺扩放时的不确定性进行特殊考虑。
设计说明应在装置测试之前提供。 对于论证阶段的实验室测试，设计说明应包括： a）清晰的测试目标； b）试验装置技术图纸，并标明相对于实尺的预期模型比尺； c）试验系泊系统及预期的功能的介绍，包括定位系泊（系泊系统不主动参与能量转换）与主动系 泊（系泊系统主动参与能量转换）等； d）近似描述装置物理特性与行为的辅助计算结果。 装置的数学模型宜包括在内，详述试验测试如何辅助改进与优化模型，并验证模型的控制机理。 论证阶段设计说明的选择性内容包括： a）技术优越性及其相对其他装置的先进之处； b）类似装置的文献综述。 对于方案阶段的实验室测试，设计说明应包括： a）清晰的测试目标； b）实尺装置的初步设计图纸及模型比尺的试验设计图纸； c）预备采用的实尺能量提取系统及其特性； d）近似描述装置物理特性与行为的辅助计算结果； e）实尺系泊系统的初步设计图纸与模型比尺的试验设计图纸； f）装置拟投放点的特征条件，包括代表性波浪周期、有效波高、波长、水深等。 装置的数学模型宜包括在内，详述试验测试如何辅助改进与优化模型，并验证模型的控制机理。 方案阶段设计说明的选择性内容包括： a）技术优越性及其相对其他装置的改进之处； b）类似装置的文献综述。 对于工程研制阶段，设计说明应以工程问题以及性能指标为基础进行扩充。设计说明应包括： a）清晰的测试目标； b）技术图纸及相关的建造流程； c）系泊设计的技术图纸； d）控制策略； e）装置拟投放点特征条件，包括代表性波浪周期、有效波高、波长、水深等，此外，预期投放时长月 充分满足测试目标的要求； f）拟投放点与腐蚀有关的特征条件，包括导电性与温度； g）安装流程； h）运行与维护流程； D 失效模式影响及致命度分析。
测试设备或测试点应基于测试目标的最低需求进行选择。测试目标通常需要逐步实现T／CSUS41-2022 新型聚氨酯喷涂防水工程技术规程及条文说明.pdf，对测试设 备或环境的要求也将逐步提高或更加复杂。单个测试过程可实现多个测试目标。
5.3.2论证阶段与方案阶段
为匹配测试环境与目标，应满足如下设备指标及人员。 a）（用于确定模型比尺的）水池（槽）尺寸与造波能力： 1）波高与波周期曲线； 2）下游消波能力（如：消波区性能）； 3）水池（槽）的物理尺度，包括水平及竖向尺度； 4）系泊系统的连接点与水池（槽）的占用空间； 5）用于模型安装、组装与调试的设备； 6）规则波与不规则波的造波能力； 7）长峰波与短峰波的造波能力； 8）长期造波稳定性与波浪反射。 b）造风与造流能力； c）水池（槽)的仪器仪表与数据获取； d）可运行设备、协助试验并全程提供建议的有经验的技术人员。 方案阶段应满足的特殊内容： a）模型比尺的增加，以及设备尺寸与造波能力所需的对应变化； b）风与流（特别是考虑定位及系泊荷载时)的相互作用； c）实际系泊系统对占用空间的需求。 由于造波水池(槽)的造波能力与运行特征各不相同，设备选择时应咨询有经验的试验人员。为确 所有重要参数均被考虑，应给出详细的测试计划。在测试前，宜咨询设备操作人员对该计划的意见 试计划的时间特别考虑以下因素。 a）模型调试与校准所需的时间。 b）造波水池（槽）标定所需的时间。 c）试验组次数应基于以下参量计算： 1）海况数量； 2）试验设计变量的数量与范围； 3）规则波的参数范围与不规则波的波谱数量。 d）各海况的模型运行时长。 e）各试验组次间造波水池（槽)水面稳定所需的时间。 f）为了确保测试质量及不确定性分析所需的特殊测试的重复次数。 g）装置的特殊测试需求，包括对方向性与适航性敏感程度的测试。 h）试验组次的逻辑顺序。 测试计划示例，详见附录D。
工程研制阶段测试宜在已建成的海上测试场开展。如果没有类似的测试场，则应选择合理的测试 点。在选择海区时，宜考虑以下因素： a）适宜的波浪时空特征，包括波高与周期； b) 保证系泊准确度的适宜水深； c）便利的运输与投放设备，特别是船舶；
GBT 41344.4-2022 机械安全 风险预警 第4部分：措施.pdfGB/Z 421532022
d）当地的服务与维护设施； e）岸基数据站； f）适宜的大气与海洋环境条件，如较好的离岸流、台风、悬浮（沉积)物等条件。 测试点的适宜性与装置自身的特殊需求密切相关，因此上述内容仅为基本需求。如有必要，装置的 几何尺度宜根据测试点波浪条件进行调整，其最小尺度应保证装置能量转换链可测试全部工作状态。 注：我国在北方的青岛海域与南方的大万山海域均在建设海上测试场，开发者或用户可选择在北方相对温和条件 的（青岛)测试场与南方波能条件更好的(大万山)测试场进行海试。 如果测试点的主导波浪条件可接受，即需编制容纳失控的测试流程。投放时段应根据测试点的波 浪环境条件确定，还宜根据实施完整技术方案的需要进行调整，并在其中包含一定时长的生存条件 海况。 工程研制阶段中生存测试的波浪条件应接近真实的生存条件。该测试条件可包括： a）包含80%预期极限状态的条件； b）投放点一年范围内的最恶劣条件； c）在更开的海域中，装置将加速暴露于波能更高甚至破坏性的海况之中。 其他出现的情况也需如实记录。 为确保设计说明的所有测试内容均有所对应，应在投放前制定完整的测试计划。测试结果应满足 测试目标规定的不确定性准则，特别是测试点波浪环境条件图表中各海况要素的统计特征。 海试时间应满足测试点的波候多样性，考虑的参量包括： a）谱形； b）多模态波浪系统； c）风暴条件； d）局地海流； e）局地风况。 测试可采用标准海况，但在确定了潜在装置投放点后，应将现场的特定条件包含在测试之中。