波浪能發(fā)電系統(tǒng)的振蕩浮子結(jié)構(gòu)優(yōu)化

發(fā)布時(shí)間：2020-07-09 07:10

【摘要】：當(dāng)今社會(huì)最熱門的兩大問題是能源緊缺與環(huán)境污染，波浪能以環(huán)保、可循環(huán)利用和儲(chǔ)存量大等優(yōu)點(diǎn)成為世界上可再生能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。長(zhǎng)期以來，世界上各個(gè)國(guó)家投入了大量的精力及財(cái)力來研究波浪能，并研制出了多種波浪能發(fā)電裝置。本文簡(jiǎn)單介紹了波浪能發(fā)電裝置的研究背景及現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外研究狀況，分析了波浪能發(fā)電裝置的發(fā)電原理，并對(duì)波能發(fā)電裝置所涉及的波浪理論進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。在此基礎(chǔ)上，主要針對(duì)振蕩浮子式波能發(fā)電裝置的振蕩浮子進(jìn)行研究，做了以下工作： 1.運(yùn)用波浪理論對(duì)振蕩浮子式波能發(fā)電裝置的振蕩浮子動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了分析，其動(dòng)力學(xué)特性的分析結(jié)果表明影響浮子捕捉波浪能效率的主要因素為浮子的振幅、垂直速度、垂直加速度以及其波浪力的大小。 2.運(yùn)用AQWA軟件對(duì)八種常見振蕩浮子結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了模擬計(jì)算，獲得了振蕩浮子垂直方向的波浪力、加速度、速度及位置等動(dòng)力學(xué)參數(shù)。通過對(duì)八種振蕩浮子動(dòng)力學(xué)參數(shù)的分析，獲得了適合廈門海況的最佳振蕩浮子結(jié)構(gòu)形式。 3.在上述所確定的最佳振蕩浮子結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)上，采用序列二次規(guī)劃方法，對(duì)振蕩浮子主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，獲得了一組最佳的浮子結(jié)構(gòu)參數(shù)。在該組結(jié)構(gòu)參數(shù)下，振蕩浮子振動(dòng)與波浪振動(dòng)最易發(fā)生共振，此時(shí)振蕩浮子振幅最大，捕獲波浪能最多。
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM612;P743.2
【圖文】：

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表 1.1 全球海洋能資源的儲(chǔ)量理論儲(chǔ)量(kW) 技術(shù)可利用量(kW) 實(shí)際可開發(fā)量(kW)波浪能 3 1091 1093 108潮汐能 3 1091 1083 107海流能 6 1083 1083 107鹽差能 3 10103 1093 108溫差能 4 10102 1083 108從世界波浪能密度分布[9]來看（見圖 1.1），環(huán)太平洋和環(huán)大西洋沿岸地區(qū)波浪能密度最高。并且環(huán)大西洋沿岸國(guó)家多為發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)于能源需求量很高，所以環(huán)大西洋國(guó)家充分的利用了這種地理優(yōu)勢(shì)，尤其是歐洲的大西洋沿岸國(guó)家，對(duì)于波浪能的研究是非常重視的，如英國(guó)、法國(guó)、挪威、美國(guó)等國(guó)。

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圖 1.2 我國(guó)的波浪能量級(jí)對(duì)比情況根據(jù)調(diào)查和波浪資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)沿海岸線理論波浪能約為 1.285 107kW，這些波浪能在沿海岸線上是分布不均勻的。我國(guó)各省波浪能分布[11－14]如圖 1.3 所示，其中臺(tái)灣省最多，約為 4.29 106kW，浙江、廣東、福建和山東四省沿海波浪能則約占全國(guó)的一半左右，約為 7.06 106kW。其余各省則很少。圖 1.3 表明，我國(guó)波浪能資源分布是很不均衡的。雖然，我國(guó)沿岸有不少波浪能資源較豐富、開發(fā)條件比較好的地區(qū)。但是就地區(qū)而言，首選是福建、浙江沿岸，作為波浪能重點(diǎn)開發(fā)利用地區(qū)；其次，廣東東部、長(zhǎng)江口和山東半島南部沿岸，也可以選擇條件較好的地區(qū)開發(fā)和利用[15]。

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