本文關(guān)鍵詞： 波浪能 筏式裝置 海水淡化 水動(dòng)力性能 波能俘獲系數(shù)　出處：《清華大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：淡水資源短缺是人類面臨的一大危機(jī)。利用海洋波浪能來驅(qū)動(dòng)反滲透膜進(jìn)行海水淡化為沿海和海島等缺乏淡水的地區(qū)提供了不依賴電能而制備淡水的方案。眾多波浪能裝置中,筏式裝置波能俘獲效率較高,用筏式波浪能裝置驅(qū)動(dòng)反滲透膜淡化海水具有廣闊的應(yīng)用前景。波浪能海水淡化裝置研發(fā)過程復(fù)雜,其中水動(dòng)力性能研究是十分基礎(chǔ)和關(guān)鍵的工作。本文采用理論分析和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法,先后將海水淡化系統(tǒng)視作筏式裝置的能量俘獲(PTO)系統(tǒng)和反滲透膜對(duì)流擴(kuò)散模型,圍繞筏式波浪能海水淡化裝置的水動(dòng)力性能問題開展了系統(tǒng)深入的研究。針對(duì)筏體寬度遠(yuǎn)大于波長的情況,建立了求解筏式波浪能裝置水動(dòng)力問題的二維解析模型。討論了PTO阻尼系數(shù)、筏體吃水、筏體間距、筏體數(shù)量、筏體長度和長度比等參數(shù)對(duì)波能俘獲效率以及波浪透射系數(shù)的影響。計(jì)算結(jié)果表明雙筏體波浪能裝置采用長度不等的筏體時(shí)可以顯著提高波能俘獲能力。針對(duì)由橢圓截面筏體構(gòu)成的筏式波浪能裝置的三維水動(dòng)力問題,采用數(shù)值計(jì)算模型討論了筏體長度、波浪周期、筏體橫截面高寬比、筏體回轉(zhuǎn)半徑以及線性和非線性PTO系統(tǒng)對(duì)裝置波能俘獲性能的影響規(guī)律。此外還對(duì)鎖閉控制策略的影響進(jìn)行了研究。計(jì)算結(jié)果表明適當(dāng)?shù)幕剞D(zhuǎn)半徑可使筏體縱搖轉(zhuǎn)速與波浪激勵(lì)力矩趨于同相位,進(jìn)而顯著提高筏式波浪能裝置的波能俘獲能力。數(shù)值模型求解筏式裝置的最大波能俘獲功率過程冗贅且不準(zhǔn)確。本文采用直接求解系統(tǒng)俘獲的波能以及通過能量守恒準(zhǔn)則間接計(jì)算裝置俘獲的能量兩種方法,分別建立了求解鉸接雙筏體最大波能俘獲性能和求解鉸連多筏體極大波能俘獲性能的兩個(gè)理論分析模型,可以快速、準(zhǔn)確計(jì)算筏式裝置的最大波能俘獲性能。提出了筏體內(nèi)部含有彈簧振子系統(tǒng)和液艙的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的兩種新型筏體波浪能海水淡化裝置,并建立了求解兩種裝置波能俘獲系數(shù)的數(shù)學(xué)計(jì)算模型。分析表明,選取適當(dāng)?shù)膹椈烧褡酉到y(tǒng)和液艙尺寸可以顯著提高波能俘獲性能。采用一維對(duì)流擴(kuò)散模型來模擬反滲透膜組件淡化海水的過程,建立“筏式波浪能裝置-蓄能穩(wěn)壓器-反滲透膜組件”的耦合數(shù)學(xué)模型來考慮筏式裝置和反滲透膜組件之間的實(shí)時(shí)相互耦合作用,并討論了活塞橫截面積、反滲透膜寬度、蓄能穩(wěn)壓器初始?xì)怏w體積和波浪周期等參數(shù)對(duì)裝置淡化海水能力的影響規(guī)律。
[Abstract]:In this paper , a two - dimensional analytical model for solving the water power problem of raft - type wave energy device is presented , which is based on the theory analysis and numerical calculation .

【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P747;P743.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王潤;;波浪能[J];世界科學(xué);2008年08期

2 ;波浪能獨(dú)立穩(wěn)定發(fā)電與制淡系統(tǒng)[J];水產(chǎn)科技;2010年Z1期

3 本刊編輯部;;波浪能協(xié)奏曲[J];能源與節(jié)能;2012年01期

4 張松;劉富鈾;張濱;馬治忠;姜波;;我國近海波浪能資源調(diào)查與評(píng)估[J];海洋技術(shù);2012年03期

5 聞斌;薛彥廣;張芳苒;趙越超;;中國海波浪能資源分析[J];海洋預(yù)報(bào);2013年02期

6 王曉明;尚建忠;張志雄;;雙浮體波浪能轉(zhuǎn)換裝置中重心布置對(duì)波浪能吸收影響分析[J];國防科技大學(xué)學(xué)報(bào);2013年04期

7 余志;在挪威研究波浪能[J];海洋工程;1996年04期

8 ;從水下開發(fā)利用波浪的能量[J];中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)信息;1997年01期

9 林剛;鄭崇偉;孫巖;楊松;賈晨;;中國海波浪能資源研究現(xiàn)狀及前景展望[J];海洋預(yù)報(bào);2013年06期

10 王綠卿;馮衛(wèi)兵;唐筱寧;龔政;;中國大陸沿岸波浪能分布初步研究[J];海洋學(xué)報(bào)(中文版);2014年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 張穎;吳成東;董再勵(lì);李孟歆;;基于虛擬樣機(jī)的波浪能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仿真研究[A];創(chuàng)新沈陽文集（A）[C];2009年

2 趙凌志;彭燕;沙次文;許玉玉;李然;劉保林;李建;;液態(tài)金屬磁流體波浪能直接發(fā)電演示裝置的數(shù)值分析[A];第二屆全國海洋能學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

3 李建;彭燕;趙凌志;劉保林;沙次文;許玉玉;李然;李雪臨;;液態(tài)金屬磁流體波浪能直接發(fā)電試驗(yàn)研究[A];中國可再生能源學(xué)會(huì)海洋能專業(yè)委員會(huì)第三屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2010年

4 趙海濤;徐偉;郝春玲;沈家法;孫志林;寧德志;;底鉸搖板式波浪能裝置的水動(dòng)力特性[A];第十五屆中國海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集(中)[C];2011年

5 李靖;周林;鄭崇偉;陳曉斌;;臺(tái)灣海峽及其鄰近海域波浪能資源評(píng)估[A];中國可再生能源學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

6 倪歆韻;繆泉明;;浮子參數(shù)對(duì)波浪能吸收效能的影響分析[A];第二十三屆全國水動(dòng)力學(xué)研討會(huì)暨第十屆全國水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議文集[C];2011年

7 楊忠良;施偉勇;張俊彪;葉欽;;浙江近海自然海況條件下波浪能統(tǒng)計(jì)分析[A];第十六屆中國海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2013年

8 張穎;李孟歆;侯亮;;基于慣性擺的波能獲取研究[A];科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展（A卷）——第七屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)暨渾南高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇文集[C];2010年

9 張大海;李偉;林勇剛;鮑經(jīng)緯;黃煒;;雙行程做功波浪能液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真研究[A];中國可再生能源學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

10 孫曉晶;;海洋能開發(fā)利用的新技術(shù)概覽[A];第二屆全國海洋能學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 劉霞;新式船只能從波浪中捕捉能源[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

2 趙琳琳 譯 美國《紐約時(shí)報(bào)》;走向商業(yè)化的波浪能[N];中國石化報(bào);2012年

3 記者 張建列 通訊員 謝舜源;新型漂浮式波浪能裝置成功發(fā)電[N];廣東科技報(bào);2013年

4 何方;首座波浪能穩(wěn)定發(fā)電系統(tǒng)面世[N];中國環(huán)境報(bào);2005年

5 高 琳 　唐 晗;我國海洋能源開發(fā)又有突破性進(jìn)展[N];中國海洋報(bào);2005年

6 楊現(xiàn)慶;科學(xué)家欲用波浪能替代石油[N];中國社會(huì)報(bào);2005年

7 本報(bào)記者 王曉蘇;波浪能開發(fā)進(jìn)入業(yè)界視野[N];中國能源報(bào);2009年

8 國家海洋技術(shù)中心 羅續(xù)業(yè);世界先進(jìn)的波浪能技術(shù)[N];中國海洋報(bào);2010年

9 施緯;開發(fā)利用新能源的新途徑[N];中國信息報(bào);2011年

10 本報(bào)實(shí)習(xí)記者 劉澤強(qiáng) 通訊員 任永華;向海洋波浪要電能[N];中國海洋報(bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 王曉明;基于橫搖運(yùn)動(dòng)的微型波浪能吸收機(jī)理與轉(zhuǎn)換裝置研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

2 楊岑;振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換器運(yùn)行特性的研究[D];清華大學(xué);2015年

3 鄭思明;筏式波浪能海水淡化裝置的水動(dòng)力性能研究[D];清華大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王鳳銀;多點(diǎn)陣列式波浪能液壓發(fā)電系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)與模擬仿真[D];集美大學(xué);2015年

2 李海龍;彈性儲(chǔ)能鴨式波浪能采集轉(zhuǎn)換器的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 楊偉鵬;海上波浪能與風(fēng)能互補(bǔ)發(fā)電平臺(tái)的控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];華北電力大學(xué);2015年

4 劉崇期;兼具波浪能提取功能的浮式防波堤性能研究[D];大連理工大學(xué);2015年

5 張宇;浮力擺式波浪能轉(zhuǎn)化裝置的數(shù)值模擬[D];華北電力大學(xué);2015年

6 劉鑫;波流耦合作用下的青島海域海洋能資源評(píng)估[D];中國海洋大學(xué);2015年

7 范海榮;多尺度波浪數(shù)值模擬技術(shù)研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

8 王東;組合型振蕩浮子布置的優(yōu)化研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

9 鞠燕娜;浮體繩輪波浪能采集裝置的研究[D];山東大學(xué);2016年

10 趙紅;基于改進(jìn)勢場蟻群算法的波浪動(dòng)力滑翔器路徑規(guī)劃算法研究[D];青島大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：1473213