【摘要】：波浪能作為一種儲(chǔ)量豐富的綠色能源,以其分布范圍廣、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)得到了世界各國廣泛的關(guān)注和研究。與此同時(shí),浮式防波堤由于其建造成本相對較低、受海底地質(zhì)條件影響小、靈活方便等優(yōu)點(diǎn)得到了較廣泛的應(yīng)用。由于波浪能量密度高,其破壞力也大,能對浮式防波堤產(chǎn)生巨大的環(huán)境應(yīng)力荷載,因此,如何提高浮式防波堤的水動(dòng)力性能,減弱波浪對防波堤的破壞作用至關(guān)重要。而波浪能轉(zhuǎn)換裝置的建造研發(fā)成本較高,也阻礙了波浪能轉(zhuǎn)換裝置的研發(fā)與利用�？紤]到波浪能轉(zhuǎn)換裝置在吸收波浪能的同時(shí)起到了一定的消波作用,因此可以將波浪轉(zhuǎn)換裝置與浮式防波堤結(jié)合起來研究,既能降低研究成本,又能對防波堤起到保護(hù)的作用。本文依托工信部高技術(shù)船舶重大專項(xiàng)《浮式保障平臺工程(二期)》專題七—波浪能利用技術(shù),開展基于浮式防波堤的波浪能利用技術(shù)研究。首先,以現(xiàn)有雙浮筒浮式防波堤為支撐載體,搭載擺臂式浮子,建立基于浮式防波堤的波浪能轉(zhuǎn)換裝置的集成系統(tǒng),針對目標(biāo)海域的波浪條件,選擇合適的波浪能浮子尺寸和布置方式,并研究了能量輸出裝置(Power Take Off,簡稱PTO)的阻尼系數(shù)、浮子吃水深度、浮式防波堤的存在、波浪能裝置與浮式防波堤間距對波浪能裝置發(fā)電性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),隨著間距的變小,波浪能浮子的運(yùn)動(dòng)響應(yīng),發(fā)電功率以及俘獲寬度比會(huì)相應(yīng)的增大;浮子的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和最大發(fā)電功率隨著吃水的減少而增大;與防波堤耦合后波浪能裝置的發(fā)電功率更大。然后,針對該浮式防波堤波浪能裝置集成系統(tǒng)的特性,設(shè)計(jì)了一種新型模塊化永磁直線發(fā)電裝置,置于波浪能浮子內(nèi)部,使其不與海浪直接接觸,從而避免受到惡劣海況的影響,延長波浪能裝置發(fā)電模塊的使用壽命。開展了內(nèi)置直線發(fā)電機(jī)模塊和波浪能臺架實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。利用臺架運(yùn)動(dòng)模擬測試系統(tǒng)模擬了波浪能裝置在波浪中的縱搖運(yùn)動(dòng),用以驗(yàn)證能量輸出系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理性,運(yùn)動(dòng)特性和功率特性等,進(jìn)一步驗(yàn)證了該波浪能發(fā)電裝置的可行性。通過臺架實(shí)驗(yàn),選取不同機(jī)械參數(shù)(氣隙、電阻),以及縱搖運(yùn)動(dòng)模擬平臺的運(yùn)動(dòng)參數(shù)(周期和運(yùn)動(dòng)幅值)組合情況,得到內(nèi)置發(fā)電模塊的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)、輸出功率。同時(shí),基于線性阻尼假設(shè),推導(dǎo)出了 PTO系統(tǒng)阻尼的求解方法,用以分析不同工況下PTO系統(tǒng)的有效阻尼、總阻尼,由此得到PTO系統(tǒng)的機(jī)械效率。最后,結(jié)合實(shí)際工作海況下波浪能裝置的發(fā)電功率、俘獲寬度比以及通過臺架實(shí)驗(yàn)得到的發(fā)電機(jī)平均機(jī)械效率,預(yù)測浮式防波堤波浪能系統(tǒng)的發(fā)電能力。
【圖文】：

（Ｃ）邐（ｄ）逡逑型防波堤（ａ）邋Ｈｏｌｙ邋Ｌｏｃｈ防波堤［３］｜４１邋（ｂ）費(fèi)薩諾箱型防波堤［５１邋（ｃ）浮橋型防波堤［６］邋（ｄ）摩洛哥港延伸防波堤｜７］逡逑防波堤相比，浮橋型防波堤在只增加很少重量的情況下大大增加了型和浮橋型防波堤設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，近年來又有很多創(chuàng)新設(shè)計(jì)涌現(xiàn)，的應(yīng)用等。這些設(shè)計(jì)進(jìn)一步減小了波浪透射率。另…方面，對于箱波堤，寬度要達(dá)到至少三分之一輻射波長才能起到良好的防消波作，這兩種防波堤的寬度要做的很大，在一定程度上影響了經(jīng)濟(jì)性。盛頓橡樹港的浮橋型防波堤［８１，由Ｄａｖｉｄｓｏｎ在１９７１年提出并進(jìn)。Ｋ00｜９ｉ設(shè)計(jì)了一個(gè)可以充氣的密閉氣室浮橋防波堤。應(yīng)用完全非阻襠波浪和吸收能量性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)這種浮橋防波堤可以有計(jì)了一種兩個(gè)平行圓柱浮筒用內(nèi)部裝有橡膠球的網(wǎng)籠相連的浮橋防以擾亂水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，籠內(nèi)的橡膠球可以進(jìn)一步耗散波浪能中，，箱型浮式防波堤和浮橋型浮式防波堤最為常見。逡逑

（Ｃ）邐（ｄ）逡逑圖１．１浮橋型防波堤（ａ）邋Ｈｏｌｙ邋Ｌｏｃｈ防波堤［３］｜４１邋（ｂ）費(fèi)薩諾箱型防波堤［５１邋（ｃ）邋Ｋａｎ－ｏｎ逡逑浮橋型防波堤［６］邋（ｄ）摩洛哥港延伸防波堤｜７］逡逑與箱型防波堤相比，浮橋型防波堤在只增加很少重量的情況下大大增加了縱搖穩(wěn)定逡逑性。在傳統(tǒng)箱型和浮橋型防波堤設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，近年來又有很多創(chuàng)新設(shè)計(jì)涌現(xiàn)，包括帶逡逑孔板和氣室的應(yīng)用等。這些設(shè)計(jì)進(jìn)一步減小了波浪透射率。另…方面，對于箱型防波堤逡逑和浮橋型防波堤，寬度要達(dá)到至少三分之一輻射波長才能起到良好的防消波作用。因此逡逑防御長波時(shí)，這兩種防波堤的寬度要做的很大，在一定程度上影響了經(jīng)濟(jì)性。典型的設(shè)逡逑施包括建于華盛頓橡樹港的浮橋型防波堤［８１，由Ｄａｖｉｄｓｏｎ在１９７１年提出并進(jìn)行了邋１：］０逡逑的模型實(shí)驗(yàn)。Ｋ00｜９ｉ設(shè)計(jì)了一個(gè)可以充氣的密閉氣室浮橋防波堤。應(yīng)用完全非線性數(shù)值逡逑水池對該設(shè)計(jì)阻襠波浪和吸收能量性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)這種浮橋防波堤可以有效阻擋長逡逑波。＿！丨等＿設(shè)計(jì)了一種兩個(gè)平行圓柱浮筒用內(nèi)部裝有橡膠球的網(wǎng)籠相連的浮橋防波堤（圖逡逑１．２）。網(wǎng)籠可以擾亂水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U656.2

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6 ;國外科技消息[J];電力技術(shù);1984年07期

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本文編號：2592337