本文關(guān)鍵詞：基于A(yíng)QWA軟件的類(lèi)海蟒式波浪俘能裝置的建模與仿真

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【摘要】：海洋的面積占據(jù)了地球表面積的71%,其中蘊(yùn)含著豐富的清潔可再生能源。世界各國(guó)開(kāi)展了對(duì)波浪能轉(zhuǎn)換的研究工作,在近海建成了多種類(lèi)型的波浪能轉(zhuǎn)換裝置。海蟒式波浪俘能裝置作為其中一種重要的波浪能轉(zhuǎn)換裝置,根據(jù)中國(guó)海況條件對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的數(shù)值研究,對(duì)于研發(fā)該類(lèi)型的波浪俘能裝置具有重要意義。本文基于線(xiàn)性波浪理論,得到了波浪作用力和相關(guān)的水動(dòng)力系數(shù),并給出了本文所用模型的運(yùn)動(dòng)時(shí)域方程。利用水動(dòng)力軟件AQWA的頻域模塊AQWA-LINE,建立了具有兩節(jié)浮筒結(jié)構(gòu)裝置的仿真模型,得到了頻域下該裝置的波激力運(yùn)動(dòng)響應(yīng)振幅算子、附加質(zhì)量和輻射阻尼隨頻率的變化曲線(xiàn)。在頻域計(jì)算的基礎(chǔ)上,利用AQWA-NAUT時(shí)域模塊對(duì)該裝置進(jìn)行了單向規(guī)則波作用下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)仿真,得出了浮筒在波浪中所受的波激力、重心的位移和速度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。簡(jiǎn)述了海蟒式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的工作原理。根據(jù)具有五節(jié)浮筒結(jié)構(gòu)的該裝置模型,通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算分析了各相鄰浮筒間的相對(duì)縱搖角速度的變化規(guī)律,并給出基于該縱搖運(yùn)動(dòng)速度的俘能功率和俘獲因子的計(jì)算公式。當(dāng)給定PTO阻尼時(shí),研究了波高、波浪周期、淹深和阻尼參數(shù)對(duì)裝置俘能特性的影響。對(duì)于規(guī)則波作用下的該裝置,給出了最大功率所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)控制力。并在最優(yōu)控制力為最優(yōu)阻尼力的情況下,進(jìn)一步研究了浮筒參數(shù)和波浪參數(shù)對(duì)整個(gè)俘能裝置俘能特性的影響。首先將水動(dòng)力軟件AQWA和Matlab整合到優(yōu)化平臺(tái)Isight中,建立了聯(lián)合仿真優(yōu)化流程,依據(jù)數(shù)值優(yōu)化算法,得出了該裝置的最優(yōu)阻尼值。在最優(yōu)阻尼條件下,研究了不同的浮筒截面對(duì)裝置俘能特性的影響,得出了選用橢圓形浮筒能顯著提高裝置的俘能功率;研究了浮筒長(zhǎng)度與波長(zhǎng)之比變化對(duì)俘能功率的影響,得出了浮筒長(zhǎng)度為波長(zhǎng)的一半時(shí)能獲得最大的俘能功率;分析了淹深與裝置俘能功率的關(guān)系,得出了淹深的增加對(duì)俘能功率影響較小;通過(guò)對(duì)不同浮筒節(jié)數(shù)的裝置進(jìn)行仿真研究,得出了浮筒長(zhǎng)度為4或5節(jié)時(shí)能保證裝置的俘能效果和經(jīng)濟(jì)性。并基于中國(guó)海況下,分析了浮筒長(zhǎng)度與俘能功率的關(guān)系,得出了適宜中國(guó)海況條件的單節(jié)浮筒長(zhǎng)度。
【關(guān)鍵詞】：海蟒式波浪俘能裝置 AQWA軟件 俘能功率 俘獲因子 最優(yōu)阻尼
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM612;P743.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 海洋波浪能量轉(zhuǎn)換技術(shù)和研究意義9
• 1.2 近海中波浪能的利用9-11
• 1.3 海蟒式波浪能轉(zhuǎn)換裝置11-12
• 1.4 國(guó)外研究現(xiàn)狀分析12-13
• 1.5 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀分析13-14
• 1.6 主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第二章 浮體受力與運(yùn)動(dòng)分析16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 微幅波理論16-19
• 2.3 頻率模型方法19-23
• 2.3.1 控制方程和邊界條件19-20
• 2.3.2 格林函數(shù)20-21
• 2.3.3 流體作用力和水動(dòng)力系數(shù)21-23
• 2.4 浮體的頻域運(yùn)動(dòng)方程23-24
• 2.5 浮體的時(shí)域運(yùn)動(dòng)方程24-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第三章AQWA仿真模型的建立27-44
• 3.1 引言27
• 3.2 AQWA軟件簡(jiǎn)介27-28
• 3.3 裝置的工作原理28-29
• 3.4 頻域模型的建立29-37
• 3.4.1 AQWA-LINE的水動(dòng)力模型建立29-30
• 3.4.2 AQWA-LINE的水動(dòng)力結(jié)果分析30-37
• 3.5 時(shí)域模型的建立37-41
• 3.5.1 AQWA-NAUT的水動(dòng)力模型建立37-38
• 3.5.2 AQWA-NAUT的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)結(jié)果分析38-41
• 3.6 不規(guī)則波作用下裝置的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析41-43
• 3.7 本章小結(jié)43-44
• 第四章 特定阻尼下的參數(shù)影響分析44-55
• 4.1 引言44
• 4.2 具有五節(jié)浮筒結(jié)構(gòu)的裝置運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析44-47
• 4.3 裝置俘能功率的計(jì)算47-48
• 4.4 特定阻尼條件下的參數(shù)影響分析48-53
• 4.4.1 波高對(duì)俘能功率的影響48-49
• 4.4.2 波浪周期對(duì)俘能功率的影響49-51
• 4.4.3 淹深對(duì)俘能功率的影響51-52
• 4.4.4 阻尼對(duì)俘能功率的影響52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 第五章 最優(yōu)阻尼下的浮筒參數(shù)優(yōu)化分析55-70
• 5.1 引言55
• 5.2 最優(yōu)阻尼理論55-57
• 5.3 基于Isight平臺(tái)的自動(dòng)優(yōu)化57-60
• 5.3.1 聯(lián)合優(yōu)化仿真流程57-59
• 5.3.2 優(yōu)化結(jié)果驗(yàn)證59-60
• 5.4 最優(yōu)阻尼條件下的參數(shù)影響分析60-67
• 5.4.1 浮筒截面對(duì)俘能功率的影響60-62
• 5.4.2 長(zhǎng)度與波長(zhǎng)之比對(duì)俘能功率的影響62-64
• 5.4.3 淹深對(duì)俘能功率的影響64-66
• 5.4.4 浮筒節(jié)數(shù)對(duì)俘能功率的影響66-67
• 5.5 浮筒長(zhǎng)度的優(yōu)化67-68
• 5.6 本章小結(jié)68-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 致謝76

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 曲泉鈾;何宏舟;;波浪能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[A];新形勢(shì)下長(zhǎng)三角能源面臨的新挑戰(zhàn)和新對(duì)策——第八屆長(zhǎng)三角能源論壇論文集[C];2011年

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本文編號(hào)：1087339