本文選題：波浪 + 波浪能轉(zhuǎn)換器��； 參考：《清華大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換器因具結(jié)構(gòu)簡單、自適應(yīng)強、效率高等優(yōu)點而發(fā)展成為目前利用波浪能的主要形式之一。具有較高俘獲寬度比的浮子式波浪能轉(zhuǎn)換器可以有效降低波浪能利用的成本,為了探索出一種更高效的波浪能轉(zhuǎn)換器,本文針對三種不同結(jié)構(gòu)型式的振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換器的運行特性展開系統(tǒng)地理論、數(shù)值和試驗研究,分析影響其運行特性的主要因素,揭示其影響機理,探討提高俘獲寬度比的有效措施。首先通過物理模型試驗方法,分別對單浮子式、垂向和環(huán)繞布置雙浮子式波浪能轉(zhuǎn)換器的運行特性展開了研究,初步探討了波浪要素、外負(fù)載、幾何布置和錨固方式對浮子動力響應(yīng)和裝置俘獲寬度比的影響�；诰�性勢流和三維繞射-輻射理論,給出了浮子式波浪能轉(zhuǎn)換器的數(shù)學(xué)模型,并分別對單浮子式、垂向和環(huán)繞布置雙浮子式波浪能轉(zhuǎn)換器的運行特性展開了系統(tǒng)地數(shù)值研究,探討了影響其水動力特性、浮子動力響應(yīng)和裝置俘獲寬度比的主要因素。對于單浮子式波浪能轉(zhuǎn)換器,垂直圓柱形浮子的直徑和吃水深度,以及方形浮子的長寬比是影響其運行特性的主要因素,并通過比較分析表明圓形浮子的最優(yōu)俘獲寬度比要比方形浮子的大19%。對于垂向布置雙浮子式波浪能轉(zhuǎn)換器,本文提出了一種由一個半浸沒垂蕩圓柱形浮子和一個浸沒固定圓柱形浮子組成的新型高效的結(jié)構(gòu),分析了波浪要素、外負(fù)載、兩浮子垂向間距、兩浮子的直徑比和質(zhì)量比,浸沒浮子厚度和水深等參數(shù)的影響。對于環(huán)繞布置雙浮子式波浪能轉(zhuǎn)換器,文中首次對一種由兩個方形浮子構(gòu)成的結(jié)構(gòu)展開了研究,揭示了波浪要素、外負(fù)載、兩浮子水平間距、支撐浮子吃水深度對其運行特性的影響。為了獲得具有較高俘獲寬度比的浮子式波浪能轉(zhuǎn)換器,文中對單浮子、垂向和環(huán)繞布置雙浮子式波浪能轉(zhuǎn)換器的運行特性進行了數(shù)值對比分析,研究發(fā)現(xiàn)雙浮子結(jié)構(gòu)均在支撐浮子固定時獲得俘獲寬度比的最大值,垂向和環(huán)繞布置雙浮子結(jié)構(gòu)的俘獲寬度比極值均大于單浮子結(jié)構(gòu),且垂向和環(huán)繞布置雙浮子式波浪能轉(zhuǎn)換器分別適合于低頻和高頻波浪條件。
[Abstract]:The oscillating float wave energy converter has become one of the main forms of wave energy utilization due to its advantages of simple structure, strong adaptability and high efficiency. Float wave energy converter with high trapping width ratio can effectively reduce the cost of wave energy utilization. In order to explore a more efficient wave energy converter, This paper presents a systematic theoretical, numerical and experimental study on the operating characteristics of three kinds of oscillating floating-type wave-energy converters with different structures. The main factors affecting their operating characteristics are analyzed, and the influencing mechanism is revealed. The effective measures to improve the trapping width ratio are discussed. First of all, through the physical model test method, the operating characteristics of the single float type, vertical and circumferential double float wave energy converters are studied, and the wave elements and external loads are preliminarily discussed. The effect of geometric arrangement and anchoring mode on the dynamic response of float and capture width ratio. Based on the linear potential flow and three-dimensional diffraction radiation theory, the mathematical model of float wave energy converter is presented, and the operating characteristics of single float type, vertical and circumferential double float wave energy converter are studied numerically respectively. The main factors affecting the hydrodynamic characteristics, the dynamic response of the float and the capture width ratio of the device are discussed. For a single float type wave energy converter, the diameter and draught depth of a vertical cylindrical float and the aspect ratio of a square float are the main factors affecting its operating characteristics. The comparative analysis shows that the optimal capture width of the circular float is 19 times larger than that of the square float. For the vertical arrangement of double float wave energy converter, this paper presents a new efficient structure consisting of a semi-submerged cylindrical float and a submerged fixed cylindrical float. The wave elements and external loads are analyzed. The influence of the vertical spacing of two floats, the ratio of diameter and mass of the two floats, the thickness and depth of the submerged floats, etc. In this paper, a structure consisting of two square floats is studied for the first time, and the wave elements, external loads and horizontal spacing between two floats are revealed. The influence of the draught depth of the support float on its operation characteristics. In order to obtain a floating wave energy converter with a high trapping width ratio, the operating characteristics of a single float, vertical and circular double float wave energy converters are compared and analyzed numerically. It is found that the maximum of the trapping width ratio is obtained when the support float is fixed, and the maximum value of the trapping width ratio of the vertical and circumferential double float structures is larger than that of the single float structure. The vertical and circumferential double float wave energy converters are suitable for low frequency and high frequency wave conditions, respectively.
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P743.2

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本文編號：2106093