【摘要】：經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)總是伴隨著能源的消耗,改革開(kāi)放之后,我國(guó)的經(jīng)濟(jì)得以飛速發(fā)展,但同時(shí)能源也被過(guò)度的消耗,為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,我國(guó)開(kāi)始關(guān)注可再生能源,如太陽(yáng)能和風(fēng)能為主的可再生能源利用技術(shù)得到了廣泛的推廣。相比于風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生資源,波浪能資源具有更大的能量密度,并且分布更廣,但波浪能資源的利用技術(shù)還相對(duì)落后。波浪能發(fā)電技術(shù)是利用海水中波浪的運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行發(fā)電,它能夠提供優(yōu)質(zhì)的可再生能源,緩解能源短缺。本文對(duì)點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝置進(jìn)行了水動(dòng)分析,并提出了一種基于時(shí)域模型的優(yōu)化浮子形狀的方法。主要工作如下:1.本文以勢(shì)流理論為基礎(chǔ),對(duì)點(diǎn)吸收式浮子在波浪中所受到的水動(dòng)力進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析,利用ANSYS-AQWA建立了點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝的水動(dòng)力模型,計(jì)算了裝置的水動(dòng)力參數(shù),包括附加質(zhì)量、輻射阻尼、波浪激勵(lì)力和RAO等,對(duì)不同參數(shù)(形狀、直徑、吃水和重心坐標(biāo))浮子的水動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比,研究這些參數(shù)對(duì)浮子水動(dòng)力的影響。2.提出了一種基于時(shí)域分析的點(diǎn)吸收式浮子的形狀優(yōu)化方法。針對(duì)某一特定波況,推導(dǎo)了浮子尺寸的初步取值范圍。然后利用試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法選取出若干組浮子,計(jì)算其在時(shí)域狀態(tài)下的響應(yīng)(最大機(jī)械功率,共振帶寬和共振周期)。對(duì)浮子響應(yīng)參數(shù)進(jìn)行分析,得到最佳的浮子的幾何參數(shù)。并討論了浮子陣列對(duì)點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝置的影響,得出了最優(yōu)的陣列方式。3.對(duì)點(diǎn)吸收式浮子進(jìn)行了水槽試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)條件設(shè)置了多組不同波況下的入射波,利用位移傳感器和壓力傳感器來(lái)測(cè)量浮子的位移和底部所受到的壓力,通過(guò)浮子的振動(dòng)響應(yīng)來(lái)研究其在不同波況下的水動(dòng)力特性。通過(guò)將仿真和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,點(diǎn)吸收式浮子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律大致相同,從而驗(yàn)證了仿真模型的正確性。同時(shí),通過(guò)不同直徑和吃水深度的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)浮子尺寸參數(shù)對(duì)浮子吸收能量的影響規(guī)律,驗(yàn)證了優(yōu)化結(jié)果的正確性。4.為點(diǎn)吸收裝置浮臺(tái)加入系泊系統(tǒng),研究了不同系泊參數(shù)對(duì)點(diǎn)吸收波浪能發(fā)電裝置浮臺(tái)的影響,得出錨鏈直徑、系泊點(diǎn)所在圓直徑和波浪入射角度對(duì)浮臺(tái)垂蕩和縱搖的影響。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM612;P743.2
【圖文】：

ｖ邐ｙ逡逑圖１．１波浪能發(fā)電裝置的分類逡逑氣流逡逑ｒ￣ｃ：ｘ＾——逡逑圖１．２振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置：原理示意圖（左），英國(guó)ＬＩＭＰＥＴ電站（右）逡逑越浪式波浪能發(fā)電裝置的原理是將波浪能轉(zhuǎn)化為水勢(shì)能再轉(zhuǎn)換為電能，有代逡逑表性的是收縮坡道式，裝置示意圖如圖１．３所示。其主要利用水的勢(shì)能發(fā)電：裝逡逑置利用坡道俘獲波浪能，讓波浪越過(guò)坡道頂端進(jìn)入裝置的水庫(kù)中，然后通過(guò)水輪逡逑發(fā)電機(jī)將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能。１９８６年，挪威建造了世界上第一座收~.坡道式逡逑波力電站。由于適用于收縮坡道式波力電站建設(shè)的地域不多，故不能大規(guī)模的推逡逑廣。收縮坡道式裝置典型的代表為丹麥的＂Ｗａｖｅ邋Ｄｒａｇｏｎ公司建造的Ｗａｖｅ邋Ｄｒａｇｏｎ逡逑裝置［１６］。該裝置安裝與離岸區(qū)域，采用錨鏈系統(tǒng)系泊于海底，利用Ｋａｐｌａｎ水輪逡逑機(jī)組發(fā)電。逡逑３逡逑Ｊ逡逑Ｉ逡逑Ｉ逡逑

逡逑圖１．２振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置：原理示意圖（左），英國(guó)ＬＩＭＰＥＴ電站（右）逡逑越浪式波浪能發(fā)電裝置的原理是將波浪能轉(zhuǎn)化為水勢(shì)能再轉(zhuǎn)換為電能，有代逡逑表性的是收縮坡道式，裝置示意圖如圖１．３所示。其主要利用水的勢(shì)能發(fā)電：裝逡逑置利用坡道俘獲波浪能，讓波浪越過(guò)坡道頂端進(jìn)入裝置的水庫(kù)中，然后通過(guò)水輪逡逑發(fā)電機(jī)將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能。１９８６年，挪威建造了世界上第一座收~.坡道式逡逑波力電站。由于適用于收縮坡道式波力電站建設(shè)的地域不多，故不能大規(guī)模的推逡逑廣。收縮坡道式裝置典型的代表為丹麥的＂Ｗａｖｅ邋Ｄｒａｇｏｎ公司建造的Ｗａｖｅ邋Ｄｒａｇｏｎ逡逑裝置［１６］。該裝置安裝與離岸區(qū)域，采用錨鏈系統(tǒng)系泊于海底，利用Ｋａｐｌａｎ水輪逡逑機(jī)組發(fā)電。逡逑３逡逑Ｊ逡逑Ｉ逡逑Ｉ逡逑

邐緒論逡逑祖ａ逡逑圖１．３越浪式波浪能發(fā)電裝置：原理示意圖（左），ＷａｖｅＤｒａｇｏｎ漂浮式收縮波道裝置（右）逡逑點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝置的原理圖如圖１．４所示，裝置的各個(gè)部分在入射波逡逑的作用下產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連接在裝置之間的液壓系統(tǒng)，將波浪能轉(zhuǎn)化為液壓逡逑能，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電［１７，１８］。點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電逡逑裝置又可稱為振蕩浮子式波能發(fā)電裝置，具體的結(jié)構(gòu)形式主要包括筏式、垂蕩浮逡逑子式、擺式和縱搖式等［１９］。典型的點(diǎn)吸收式波能發(fā)電裝置有．？英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)的逡逑“點(diǎn)頭鴨”裝置、英國(guó)ＯＰＤ公司（ＯｃｅａｎＰｏｗｅｒＤｅｌｉｖｅｒｙＬｔｄ）研發(fā)的Ｐｅｌｅｍｉｓ裝逡逑置＾邋（如圖１．４所示）。逡逑＾邋曑發(fā)頓逡逑Ｆ邋＝Ｒ．’逡逑＾錨鏈逡逑圖１．４振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置：原理示意圖（左），Ｐｅｌｅｍｉｓ邋（右）逡逑這三種形式的波浪能發(fā)電裝置性能比較如表１．１所示。從這三種波浪能發(fā)電逡逑裝置的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)合來(lái)看，相比于另外兩種波浪能裝置，點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)逡逑電裝置具有明顯的優(yōu)勢(shì)，尤其是在波浪周期較短，波高較小，功率密度較小，適逡逑合小功率陣列發(fā)電的中國(guó)近海海域的應(yīng)用背景下。在這三種類型的波浪能發(fā)電裝逡逑置中

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2744932