本文關(guān)鍵詞：浮體繩輪波浪發(fā)電裝置系泊系統(tǒng)研究

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【摘要】：近年來,全世界面臨化石能源枯竭和環(huán)境污染雙重壓力,各個國家都把新能源的開發(fā)利用放到發(fā)展的首要位置。波浪能作為一種新型可再生資源,具有能量密度高、分布范圍廣、清潔無污染等優(yōu)點。浮體繩輪波浪發(fā)電裝置是一種新型振蕩浮子式波浪發(fā)電裝置,具有體積小、成本低、投放簡單、易于維護(hù)和發(fā)電效率高等優(yōu)點。本論文課題就是依托于國家可再生能源專項資金資助項目“浮體繩輪波浪發(fā)電技術(shù)研究與試驗”。本文重點研究浮體繩輪波浪發(fā)電裝置的系泊方案,從系泊方案的理論分析、初步設(shè)計、軟件仿真以及布放試驗四個方面,對浮體繩輪波浪發(fā)電裝置系泊方案進(jìn)行了設(shè)計研究。本文研究的內(nèi)容如下：第一,介紹浮體繩輪波浪發(fā)電裝置的工作原理,研究了系泊系統(tǒng)的種類以及國內(nèi)外波浪發(fā)電裝置的系泊方案。最終根據(jù)浮體繩輪波浪發(fā)電裝置的原理,初步選擇了懸鏈線式系泊方式。第二,提出懸鏈線系泊方案對浮體繩輪波浪發(fā)電效率沒有影響,并進(jìn)行了理論分析和仿真驗證。最終通過理論計算和仿真分析驗證了懸鏈線系泊方式的可行性。第三,研究了浮體在一定海況下所受到的載荷類型,并對浮體載荷進(jìn)行了理論計算和軟件仿真,為下一步進(jìn)行系泊系統(tǒng)的設(shè)計提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。第四,對系泊方案進(jìn)行初步設(shè)計。首先,借助懸鏈線方程分析對比錨鏈系泊、鋼絲繩系泊和組合式系泊三種方案的特點,根據(jù)海試地點的海況分析選擇合適的系留索,通過分析最終選擇純錨鏈作為最終的系留索。根據(jù)設(shè)計海況計算浮體所受到的風(fēng)、浪、流載荷,根據(jù)載荷大小初步選擇系泊錨鏈的規(guī)格參數(shù)。其次,借助AQWA軟件進(jìn)行布置方案的設(shè)計選用,包括錨鏈的數(shù)量以及錨鏈布置角度,經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)單純通過增加錨鏈數(shù)量并不一定增大系泊系統(tǒng)抗風(fēng)浪等級,合理布置錨鏈角度同樣能增大系泊系統(tǒng)抗風(fēng)浪等級。再次,根據(jù)錨鏈的張力進(jìn)行錨的設(shè)計選用。最后,通過海試驗證浮體繩輪波浪發(fā)電系泊方案的可行性。第五,解決極端海況發(fā)電裝置安全性問題。首先,提出通過采取升降浮體來解決浮體在極端海況下的安全問題。其次,設(shè)計了兩種不同原理的浮體升降方案,并對兩種方案進(jìn)行分析比較,最終確定浮體升降方案。最后,通過模型試驗驗證浮體升降方案的可行性。
【關(guān)鍵詞】：波浪發(fā)電 浮體繩輪 懸鏈線系泊 升降浮體 AQWA
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM612
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 課題背景以及研究的目的和意義12-15
• 1.1.1 課題背景12-14
• 1.1.2 課題研究的目的和意義14-15
• 1.2 波浪能發(fā)電裝置系泊系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀15-25
• 1.2.1 國外波浪能發(fā)電裝置系泊系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀15-23
• 1.2.2 國內(nèi)波浪能發(fā)電裝置系泊系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀23-25
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容25-26
• 第2章 懸鏈線系泊對浮體發(fā)電效率的影響26-44
• 2.1 引言26
• 2.2 浮體波浪力分析26-29
• 2.3 自由浮體對海浪激勵的垂蕩響應(yīng)29-34
• 2.3.1 附連水質(zhì)量計算29-30
• 2.3.2 浮體濕固有頻率30-31
• 2.3.3 浮體在簡諧波中的垂蕩響應(yīng)31-34
• 2.4 基于Matlab的浮體垂蕩響應(yīng)仿真34-36
• 2.5 基于AQWA的浮體垂蕩響應(yīng)仿真36-42
• 2.5.1 基于AQWA的自由浮體垂蕩響應(yīng)仿真37-40
• 2.5.2 基于AQWA的懸鏈線系泊浮體垂蕩響應(yīng)仿真40-41
• 2.5.3 AQWA仿真結(jié)果對比分析41-42
• 2.6 本章小結(jié)42-44
• 第3章 浮體環(huán)境載荷計算分析44-54
• 3.1 引言44
• 3.2 風(fēng)載荷44-46
• 3.3 流載荷46-47
• 3.4 波浪載荷47-53
• 3.4.1 波浪載荷計算方法47
• 3.4.2 浮體一階波浪載荷計算47-52
• 3.4.2.1 莫里森方程47-49
• 3.4.2.2 線性波作用于圓柱體上的水平波浪力49-51
• 3.4.2.3 線性波作用于浮體上的水平波浪力51-52
• 3.4.3 浮體二階平均波浪漂移力52-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第4章 系泊系統(tǒng)初步設(shè)計54-80
• 4.1 引言54
• 4.2 錨鏈設(shè)計選用54-64
• 4.2.1 懸鏈線系泊錨泊線組成54-56
• 4.2.2 錨鏈和鋼絲繩系泊性能比較56
• 4.2.3 懸鏈線方程推導(dǎo)56-60
• 4.2.4 全錨鏈設(shè)計選用60-62
• 4.2.5 組合式錨索設(shè)計選用62-64
• 4.3 系泊系統(tǒng)布置方案選用64-77
• 4.3.1 方案一65-73
• 4.3.2 方案二73-77
• 4.3.3 系泊布置方案確定77
• 4.4 錨的設(shè)計選用77-79
• 4.5 本章小結(jié)79-80
• 第5章 升降浮體設(shè)計與試驗80-88
• 5.1 引言80
• 5.2 升降浮體結(jié)構(gòu)設(shè)計80-84
• 5.2.1 升降浮體方案一81-82
• 5.2.2 升降浮體方案二82-83
• 5.2.3 方案對比總結(jié)83-84
• 5.3 升降浮體模型試驗84-87
• 5.3.1 浮體模型的制造與執(zhí)行機構(gòu)選型84-86
• 5.3.2 控制程序的設(shè)計86-87
• 5.4 本章小結(jié)87-88
• 第6章 總結(jié)與展望88-90
• 6.1 總結(jié)88-89
• 6.2 展望89-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 致謝94-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項目95-96
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表96

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 胡毅;胡紫劍;劉元丹;劉敬喜;;基于AQWA的大型LNG船碼頭系泊分析[J];艦船科學(xué)技術(shù);2012年02期

2 肖宇維;孫樹民;;基于AQWA的輕型張力腿平臺型式研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2012年33期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張大海;浮力擺式波浪能發(fā)電裝置關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2011年

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本文編號：985845