【摘要】：波浪能是海洋能中品質(zhì)比較高的一種能源，對(duì)其進(jìn)行研究、開(kāi)發(fā)和利用對(duì)實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展、滿足人類對(duì)能源的需求具有十分重要的戰(zhàn)略意義。 本文首先分析了國(guó)內(nèi)外波浪能發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并對(duì)一些常見(jiàn)的波浪能發(fā)電裝置進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)其工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)我國(guó)的實(shí)際海況，設(shè)計(jì)了一種基于海洋平臺(tái)的振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置，該裝置的大部分零部件均處于密封的海洋平臺(tái)上，可以有效地避免零部件被海水腐蝕。另外，裝置采用雙面齒條作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以較大限度地提高對(duì)波浪能的利用率。 （1）設(shè)計(jì)了一種振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置，并對(duì)其工作原理進(jìn)行了分析。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)，海洋立柱設(shè)計(jì)以及工作平臺(tái)設(shè)計(jì)，裝置的大部分零部件均處在密封的海洋平臺(tái)中，可以較好的避免被海水腐蝕。 （2）根據(jù)微幅波理論的相關(guān)知識(shí)，建立了波浪中水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)所建的數(shù)學(xué)模型對(duì)水質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了研究，并求出了水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡方程，同時(shí)，也對(duì)波浪的壓強(qiáng)和波能的數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行了推導(dǎo)分析。 （3）對(duì)垂直圓柱形浮體在波浪中的受力進(jìn)行了分析，建立了浮體運(yùn)動(dòng)的微分方程，并采用量綱分析方法推導(dǎo)出了浮體的附加質(zhì)量、輻射阻尼系數(shù)以及粘滯阻尼系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，用Matlab對(duì)不同尺寸浮體的運(yùn)動(dòng)微分方程進(jìn)行了求解，根據(jù)求解結(jié)果對(duì)浮體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。 （4）利用弗汝德-克雷洛夫假定法分析了垂直圓柱形浮體所受的垂直波浪力，確定了浮體的半徑、吃水深度等基本幾何參數(shù)，計(jì)算了浮體的能量吸收率，并建立了發(fā)電機(jī)輸出功率的數(shù)學(xué)模型，對(duì)發(fā)電機(jī)的輸出功率進(jìn)行了計(jì)算分析。 （5）通過(guò)動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS對(duì)發(fā)電裝置的傳動(dòng)部件進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真分析，驗(yàn)證了理論分析的正確性，為物理樣機(jī)的建立奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(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】：

器式波能轉(zhuǎn)換裝置。在該轉(zhuǎn)換裝置中，波浪主要是在通過(guò)及流出，其中一側(cè)只允許流入，另外一側(cè)只允許流出，以保單向運(yùn)轉(zhuǎn)，因此需要在蓄水池兩側(cè)安裝單向閥。水輪機(jī)在水運(yùn)轉(zhuǎn)，并連接相鄰的水池。蓄水池門在波浪壓力的作用下能水流通過(guò)上述單向閥門而不斷使蓄水池充水。當(dāng)外部水面的靜壓力時(shí)，排水的一側(cè)的門將被打開(kāi)，蓄水池內(nèi)的水將會(huì)隨輪機(jī)，驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而將波浪能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能[37]。在水池水位為入射波高的兩倍左右且港口為共振條件時(shí)，整個(gè)能夠高達(dá)百分之二十多。但是，在非理想條件下，裝置的效下降，另外這種裝置的投資費(fèi)用也比較高。

圖 2 1 波浪能轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)及作用 2.1.1 第一級(jí)轉(zhuǎn)換 第一級(jí)轉(zhuǎn)換通常由一對(duì)實(shí)體構(gòu)成：受能體和定體。定體通常固定在海岸或者海洋平臺(tái)上，受能體則與海浪直接接觸，與定體之間形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，接受波浪能。受能體可以是不同的類型——?jiǎng)傮w、液體、氣體，受能體不同，則第一級(jí)轉(zhuǎn)化的方式也不相同。當(dāng)受能體為剛體時(shí)，其轉(zhuǎn)換方式為波浪能——機(jī)械能轉(zhuǎn)換；當(dāng)受能體為液體時(shí)，其轉(zhuǎn)換方式為波浪能——液壓能轉(zhuǎn)換；當(dāng)受能體為液體時(shí)，其轉(zhuǎn)換方式為波浪能——空氣能轉(zhuǎn)換，其中最為常見(jiàn)的轉(zhuǎn)換方式為波浪能——機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。2.1.2 中間轉(zhuǎn)換 受能體不同，中間轉(zhuǎn)換裝置也不相同。當(dāng)受能體為剛體時(shí)，為機(jī)械式轉(zhuǎn)換；

.1.3 第三級(jí)轉(zhuǎn)換 第三級(jí)轉(zhuǎn)換主要是將中間轉(zhuǎn)換裝置傳遞來(lái)的轉(zhuǎn)換為電能，常用的轉(zhuǎn)換裝置平機(jī)或水輪機(jī)，磁流體發(fā)電機(jī)也會(huì)在有些裝置中用到，隨著對(duì)波浪能轉(zhuǎn)換技不斷探索和研究，一些比較新型的發(fā)電裝置也隨之出現(xiàn)，利用壓電聚合物實(shí)量的轉(zhuǎn)換便是其中之一。.2 方案設(shè)計(jì) .2.1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 本文所設(shè)計(jì)的波浪能發(fā)電裝置的整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 2-2 所示

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本文編號(hào)：2767355