發(fā)布時間：2020-05-14 16:20

【摘要】：波浪能作為一種可再生能源,具有分布廣泛、能流密度大、開發(fā)利用方便等特點。為有效利用波浪能,各國學者提出了若干種具有代表性的波能轉換裝置(WEC),根據工作原理可分為振蕩水柱式、點吸收式、擺式等。以上裝置中提取波浪能的部分多數為剛性結構,所以在結構參數確定的情況下,只能在較窄的波頻范圍內提取較多的波浪能。實際海況下波浪頻譜較寬,為了增大波能轉換裝置高效率工作的波頻寬度,Chaplin et.al(2015)提出了一種漂浮式氣囊波能轉換裝置。該裝置包括上部可壓縮式氣囊,底部空腔式沉子和設置于兩者之間的PTO,三者組成一個封閉系統(tǒng)。氣囊在波浪的作用下壓縮和膨脹,迫使氣體在氣囊和沉子空腔之間來回流動,推動PTO工作,將波浪能轉換為電能。針對氣囊裝置的特殊性,本文分別建立了氣囊裝置靜力分析模型、水動力分析模型和波能吸收效率計算模型。氣囊受到靜水壓力和內部氣體壓力,根據靜力平衡建立方程,通過迭代方法求解得到不同參數條件下氣囊的靜平衡外形。通過與Chaplin et.al實驗結果的對比,驗證了靜力分析模型的正確性。水動力模型中,忽略氣囊彈性變形引起的輻射波浪力,即氣囊上的波浪力為剛性氣囊靜止時受到的波浪激振力,基于線性勢流理論利用邊界元法求解�；跉怏w等熵原理建立了氣囊在波浪作用下氣壓與氣囊體積變形的關系。在動平衡方程中忽略氣囊的慣性力,即氣囊裝置在波浪力作用下每一時刻均處于靜力平衡狀態(tài)。最后根據氣囊靜水外形數值迭代方法和氣體等熵原理建立裝置吸收效率計算方法。針對漂浮式氣囊和固定式氣囊,分別開展了靜力特性分析。研究了內部氣壓、沉子質量,張力筋腱長度等參數對氣囊剛度的影響規(guī)律。針對固定式氣囊波能轉換裝置,采用控制變量法研究不同結構因素對氣囊裝置波能吸收效率的影響,分析各參數的影響趨勢和物理意義,得到最佳結構參數。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P743.2;TM612

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本文編號：2663618