【摘要】：隨著陸地礦物能源的日漸枯竭，人類將目光轉(zhuǎn)向了遼闊的海洋。波浪能是一種蘊(yùn)含量大、可再生的清潔能源，而我國擁有廣袤的海洋國土面積，故開發(fā)一種實(shí)用可靠，廉價(jià)高效的液壓點(diǎn)式波浪能發(fā)電裝置，具有巨大的應(yīng)用前景和現(xiàn)實(shí)意義。 基于線性波浪理論，求解邊界條件下的波浪流場勢函數(shù)的線性解，得到了波浪頻率和波數(shù)之間的色散關(guān)系；然后基于Froude-Krylov假定，求出點(diǎn)式海浪換能器的浮體在線性波浪下的受力和運(yùn)動(dòng)特性；最后建立浮體對波浪能量吸收效率的數(shù)學(xué)模型，求得液壓點(diǎn)式海浪換能器能量拾取裝置對波浪能利用率。 為了進(jìn)一步驗(yàn)證直立圓柱浮體在波浪中的受力特性，利用FLUENT建立二維波浪水槽的數(shù)值模型，生成二維規(guī)則波。模型中的造波方式采用仿物理推板造波法，利用UDF函數(shù)使造波板以正弦規(guī)律運(yùn)動(dòng)；在二維水槽的末端，以添加阻尼源項(xiàng)的方式來實(shí)現(xiàn)消波。對比同一造波頻率下，造波板運(yùn)動(dòng)幅值對波浪特性的影響，并分析了波浪沿傳播方向的衰減特性。 基于FLUENT建立直立圓柱浮體的二維軸對稱模型，通過使浮體在自由水面附近做小幅受迫運(yùn)動(dòng)，來研究直立圓柱浮體在靜水中的輻射問題。最后求得了浮體運(yùn)動(dòng)的無量綱附加質(zhì)量和附加阻尼系數(shù)，分析其隨運(yùn)動(dòng)頻率的變化規(guī)律。 為了將液壓點(diǎn)式海浪換能器浮體所獲得的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，本文利用AMEsim仿真軟件建立了能量轉(zhuǎn)換的液壓系統(tǒng)模型。模型中，單向閥組成的整流回路和蓄能器使周期性的液壓能量穩(wěn)定化，推動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。仿真結(jié)果表明，適當(dāng)提高蓄能器的有效容積并選擇合理的預(yù)充氣壓力，有利減小負(fù)載的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，提高液壓系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率。
【圖文】：

圖 1-1 “點(diǎn)頭鴨”式波能轉(zhuǎn)換裝置[5-9]示裝置為 Salter 在 1970 年設(shè)計(jì)的一種波浪能發(fā)電裝獨(dú)特。水下長條形搖臂在入射波的推動(dòng)下繞其軸心產(chǎn)，其頂端類似鴨嘴形狀的浮子附近的靜壓力發(fā)生改做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于這兩部分的運(yùn)動(dòng)是在同一入射波的具有相同頻率和相位。波浪將壓力能傳給可動(dòng)部件，置將壓力能轉(zhuǎn)換為電能，，實(shí)現(xiàn)發(fā)電的功能。該裝置的固有頻率能夠匹配不同的海浪特性，通過外的中心設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)的，從而使發(fā)電效率達(dá)到最大在規(guī)則波的作用下的理想能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到 90%浪是蘊(yùn)含各種浪譜的不規(guī)則波，其效率要低很多。中，“點(diǎn)頭鴨”的一些致命的弱點(diǎn)暴露出來了：首先，工作部件全部浸沒在海水中，容易腐蝕生銹并附著海；其次，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，缺少保護(hù)設(shè)計(jì)也使得它難以在

高的蓄能水庫和一個(gè)減縮形波道，以幫助波浪爬底部較寬，以便于收集較多的波浪[9]。當(dāng)波浪傳斷抬高水位，最終進(jìn)入水庫。一般情況下，水庫8m。水庫底部安裝一部低水頭水輪機(jī)，當(dāng)水庫開機(jī)產(chǎn)生電能。其原理如圖 1-3 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM612;P743.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉霞;譚國煥;王大國;;基于邊界造波法的二階Stokes波的數(shù)值生成[J];遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年01期

2 賀五洲,李云波;搖板式造波機(jī)所造二維規(guī)則波波形的頻域二階解[J];哈爾濱船舶工程學(xué)院學(xué)報(bào);1990年04期

3 程紅霞;李積德;;FLUENT計(jì)算任意二維剖面受迫振蕩水動(dòng)力[J];中國艦船研究;2007年01期

4 賀五洲,段文洋;二維數(shù)值波浪水池中的潛體繞射試驗(yàn)[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年12期

5 隋世峰;規(guī)則海浪譜和海浪譜的疊加分析方法[J];熱帶海洋;1984年03期

6 劉加海,楊永全,張洪雨,李剛;二維數(shù)值水槽波浪生成過程及波浪形態(tài)分析[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2004年06期

7 韓朋;任冰;李雪臨;王永學(xué);;基于VOF方法的不規(guī)則波數(shù)值波浪水槽的阻尼消波研究[J];水道港口;2009年01期

8 李凌;林兆偉;尤云祥;繆國平;;基于動(dòng)量源方法的黏性流數(shù)值波浪水槽[J];水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯;2007年01期

9 董志;詹杰民;;基于VOF方法的數(shù)值波浪水槽以及造波、消波方法研究[J];水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯;2009年01期

10 羅敏莉;毛筱菲;王曉俠;;強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)柱體附加質(zhì)量與阻尼系數(shù)的CFD計(jì)算[J];水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯;2011年04期

本文編號：2602000