本文選題：波浪能發(fā)電 + 浮體��； 參考：《山東大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展,化石能源的大量應用造成越來越嚴重的能源問題與環(huán)境問題,世界各國均制定能源戰(zhàn)略,推動可再生能源的發(fā)展。波浪能在海洋中儲量豐富,具有分布廣泛、能量密度高的特點,擁有廣闊的應用前景。本文研究的是一種基于水下阻尼盤的浮體繩輪波浪發(fā)電裝置,主要利用浮體和阻尼盤的相對運動采集波浪能,轉化為電能,該方案利用阻尼盤加大彈簧上的拉力,從而提高裝置的收繩能力,同時還可以簡化繩輪結構,使裝置響應潮位的變化,實現(xiàn)雙向發(fā)電。本文首先介紹了帶水下阻尼盤的浮體波浪發(fā)電裝置的基本原理,并且從理論分析、計算與設計、軟件仿真、模擬實驗等方面對發(fā)電裝置進行研究。本文的主要研究內容有:(1)對浮體阻尼盤發(fā)電裝置的工作原理進行介紹。根據(jù)線性波理論,對浮體和阻尼盤在海水中運動進行研究,建立數(shù)學模型,推導出垂蕩過程中浮體和阻尼盤運動的微分方程。(2)依據(jù)運動方程,選取不同的阻尼盤的質量,利用Matlab軟件分別計算浮體和阻尼盤的運動響應,比較兩者相對運動的大小,為裝置設計提供基礎。然后對發(fā)電機的阻尼系數(shù)進行研究,通過對能量采集功率的對比,優(yōu)化設計發(fā)電機的阻尼系數(shù)。最后,對主繩纜進行受力分析,由主繩纜張緊的條件得到阻尼盤所受重力與浮力的關系。(3)對阻尼盤的結構進行設計,接著利用ANSYS Workbench軟件,根據(jù)阻尼盤在吊卸過程中的受力,對阻尼盤進行靜態(tài)載荷分析,然后根據(jù)其在海水中的受力進行動態(tài)載荷分析,校核其強度和剛度。(4)為了研究裝置在海洋中的運動,運用AQWA軟件進行運動仿真,采用頻域分析和時域分析,計算出模型的幅值響應算子(RAOS)、附加質量等參數(shù),分析浮體和阻尼盤在規(guī)則波與不規(guī)則波下的運動響應,研究能量采集裝置(PTO)系數(shù)對采集功率的影響,對有阻尼盤和無阻尼盤兩種方案中的能量采集功率進行對比。(5)根據(jù)相似原理設計浮體阻尼盤波浪發(fā)電裝置模型試驗,測量卷筒的轉速,計算裝置的能量采集效率,通過對比實際采集功率和仿真計算功率,檢驗浮體阻尼盤波浪發(fā)電方案的可行性。
[Abstract]:With the development of economy and society, the application of fossil energy causes more and more serious energy problems and environmental problems. Countries all over the world formulate energy strategies to promote the development of renewable energy.Wave energy in the ocean is rich in reserves, widely distributed, high energy density, and has a broad application prospects.In this paper, a kind of wave generating device based on underwater damping disk is studied, which mainly uses the relative motion of floating body and damping disk to collect wave energy and convert it into electric energy. This scheme uses damping disk to increase the tension on spring.Thus, it can improve the capacity of rope collection, simplify the structure of rope wheel, make the device respond to the change of tide level, and realize bidirectional power generation.This paper first introduces the basic principle of the floating wave power generation device with underwater damping disk, and studies the power generation device from the aspects of theoretical analysis, calculation and design, software simulation, simulation experiment and so on.The main research content of this paper is 1: 1) the working principle of the floating damping disk power generating device is introduced.According to the theory of linear wave, the motion of floating body and damping disk in seawater is studied, the mathematical model is established, and the differential equation of motion of floating body and damping disk in the process of heave is derived. (2) according to the equation of motion, the mass of different damping disk is selected.The Matlab software is used to calculate the motion response of floating body and damping disk respectively, and to compare the relative motion between them, which provides the basis for the design of the device.Then the damping coefficient of the generator is studied and the damping coefficient of the generator is optimized by comparing the energy acquisition power.Finally, the stress of the main cable is analyzed, and the relation between the gravity and buoyancy of the damping plate is obtained from the tension condition of the main cable. Then the structure of the damping plate is designed by using ANSYS Workbench software, according to the force of the damping disc in the process of lifting and unloading.In order to study the motion of the device in the ocean, the static load analysis of the damping disk is carried out, and the dynamic load analysis is carried out according to the force acting on the damping disk in the seawater. In order to study the motion of the device in the ocean, the dynamic load analysis is carried out by using AQWA software.By using frequency domain analysis and time domain analysis, the parameters such as the amplitude response operator of the model, RAOS O, additional mass and so on, are calculated. The motion response of floating body and damping disk under regular and irregular waves is analyzed. The influence of energy acquisition device (PTO) coefficient on acquisition power is studied.Comparing the energy acquisition power between the damped disk and the undamped disk. (5) according to the similarity principle, the model test of wave power generation device with floating damping disk is designed, the rotational speed of the drum is measured, and the energy collection efficiency of the device is calculated.By comparing the actual collected power with the simulated power, the feasibility of the floating damping disk wave power generation scheme is tested.
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P743.2

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本文編號：1769877