是时候了解海浪真正的力量了！

提到大海，你会想到什么？

好乐者也许会突然诗兴大发，吟咏“大海啊，你全是水；骏马啊，你四条腿”。

浪漫的人脑海里可能立即浮现出盘旋的海鸥、沙滩上的足迹、天边的风帆、恋人并肩的踪影……

经历过海啸的人们恐怕是谈“海”色变，仿佛巨浪呼啸，再次以摧枯拉朽之势把他们的村庄和城市席卷一空。

文学青年则多半会脱口而出普希金《致大海》、莱蒙托夫《帆》和高尔基《海燕》中的优美句子：“波浪在愤怒的飞沫中呼叫，跟狂风争鸣。看吧，狂风紧紧抱起一层层巨浪，恶狠狠地把它们甩到悬崖上，把这些大块的翡翠摔成尘雾和碎末。”

大海是变幻莫测的，多面的。而在研究他的科学家眼中，大海是一座蕴藏着巨大能量的宝藏。

加州大学伯克利分校机械工程终身教授、流体力学专家Reza Alam相信，海浪具有巨大的能源潜力，可以利用来发电和产生淡水。他和他带领的理论和应用流体动力学实验室（TAF Lab）成员耗时5年开发出了一种新型波能转换器——“浪毯”(Wave Carpet)，它被置于海底，能够吸收海洋运动产生的能量，并转化成动力为人类供电。

计算机模拟的“浪毯”(Wave Carpet)

为什么要使用海浪能源？

未来20年内，全球电力需求预计将增加一倍，与此同时，全球各国对大幅减少碳排放，发展清洁能源的呼声也越来越高，因此，21世纪的主要工程挑战之一是要满足不断增长的全球能源需求。
海浪是一种巨大的，尚未开发的可再生能源。根据总部位于伦敦的Carbon Trust的说法，波浪能每年实际可提供超过2000 TWH的电力，约占全球能源需求的10％。

海浪和潮流是地球上最重要，清洁，廉价，丰富和可靠的可再生能源之一。石油价格的不稳定性，环境问题和资源的有限性使得人们不得不认真考虑海洋能源。
尽管海洋能源仍处于发展的早期阶段，但它可以而且将提供足够的电力来满足世界能源需求的很大一部分。在未来的几十年中，海洋能源将是一个非常有潜力和活跃的研究领域。

“浪毯”——一种高效的多向波能转换器

Reza Alam教授的灵感来自于大自然。泥泞的海底抑制海浪的能力众所周知，在墨西哥湾，渔民们学会了在暴风雨来袭时将船驶入当地的泥泞地带，在这里，波浪与泥浆的相互作用是如此强烈，以至于风暴波100-200m内被衰减，那里的船是完全安全的。
Reza Alam想到了模拟现实世界的泥泞海床制作海底地毯的方法，这个“地毯”放置在沿海海底垂直定向的弹簧和发电机网络上。柔软的地毯的反应就像泥浆一样：当波浪从上面经过时，它们在其弹性的表面上引起动态的波纹和起伏，这些扰动可用于发电。

The undulating Wave Carpet membrane sends wave energy to a generator onshore

Reza Alam教授估计，一平方米的海底地毯系统可以产生足够两户美国家庭使用的电力。他还说，仅10米长或约100平方米的加州海岸线的海底地毯所产生的波浪能，就相当于一个足球场大小（占地约6400平方米）的太阳能电池板阵列所产生的能量。
而且，Reza Alam教授和他的实验室团队成员正在研究的这项新设计具有许多明显的优势。比如高生存能力，能够经受住汹涌海浪的强烈冲刺；采用的是柔性非腐蚀性材料，非常耐用；还可以轻松移动并带到海洋，而无需高昂的维护成本；重要的是完全无害，“浪毯”设备不会对海洋表面造成视觉污染，也不会对船只和海洋生物造成碰撞危险。“浪毯”（Wave Carpet）工作原理

海底合成粘弹性地毯的示意图

组件的抽象模型

机械模型

Reza Alam教授和他的团队在2012年成功申请了“浪毯”（Wave Carpet）的专利，并且获得美国运输局的研究资金支持。2016年，Wave Carpetters是美国能源部“ Wave Energy Prize”的9项入围者之一，并且已经将演示设备投入海洋中测试。

Wave Carpetters项目团队成员

“浪毯”（Wave Carpet）开发者——Reza Alam

那么，这位多年来执着于海浪能源开发，并提出了“浪毯”这一天才设想的Reza Alam到底是何许人呢？

Reza Alam出生于伊朗地理中心的一个历史悠久的小城市Yazd，获得了伊朗谢力夫理工大学的机械工程学士学位和应用力学硕士学位后，他来到了麻省理工学院继续攻读机械工程专业，2005年他获得MIT机械工程学理学硕士学位，2008年又获得机械工程博士学位。并先后担任MIT的博士后研究员（2008-2009）和讲师（2009-2011）。2011年7月Reza Alam开始在加州大学伯克利分校任教。

此外，他的论文曾获得Assoc的奖项，他还是斯隆研究员，Siebel学者，NSF职业奖的获得者，并且是ML高级会议的项目主席。

Reza Alam教授的研究专长和兴趣主要是理论流体动力学，非线性波力学，海浪和海岸波现象，海洋可再生能源（波， 潮汐和近海风能），非线性动力系统，流体流量控制。曾出版两本专著：``Dynamical Systems Simulation with ADAMS"及“Nonlinear interaction of waves in a two-layer density stratified fluid: Selected problems in nonlinear wave-wave and wave-bottom interactions in a two-layer fluid”。

最重要的是，Reza Alam教授将参加2020年春季CIS线上科研项目，如果你对流体力学、海洋可再生能源研究感兴趣，即刻报名CIS,你就有机会跟随美国海洋可再生新能源和流体力学权威学者零距离接触，做科研事半功倍哦！
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机械工程中的流体力学

课程描述：本课程旨在通过计算方法向学生介绍流体力学的基本概念。将讨论流体特性，如粘度和表面张力，基本定律，流体流动的质量守恒方程和动量方程，然后着重于势流，并学习如何计算不同物体周围的流体流动。

项目导师：

Reza Alam

加州大学伯克利分校机械工程终身教授

☆美国海洋可再生新能源和流体力学权威学者，美国海洋工程局荣誉主席

☆加州大学伯克利分校理论与应用流体动力学实验室主任（TAF Lab），海洋工程学院就业办主任

☆全球顶尖海洋能源公司Resolute Marine Energy Inc. 首席科学家

Reference:

https://taflab.berkeley.edu

https://vcresearch.berkeley.edu/news/making-waves-turning-ocean-power-electricity

https://vcresearch.berkeley.edu/news/seafloor-carpet-catches-waves-generate-energy

ps：2020年春季CIS线上科研项目上课时间是1月4日——2月29日，覆盖文理工商多种前沿研究课题，每个课题名额有限，招满即止，快来get你的心仪课题吧！

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