【摘要】：在全球推進新能源發(fā)展的環(huán)境下,波浪能作為一種清潔無污染的可再生能源,既可降低石油開采耗氣量、節(jié)約資源,又可減少二氧化碳排放,是應(yīng)對能源短缺以及環(huán)境問題,發(fā)展清潔能源、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的重要選擇之一。我國南海波浪能資源豐富,可開發(fā)利用程度高,浮子式波能轉(zhuǎn)換裝置作為適用廣泛型裝置,其結(jié)構(gòu)簡單、獲能構(gòu)件不與海水接觸,安裝方便、可靠性高,備受專家學(xué)者的關(guān)注�？v搖浮子式波能轉(zhuǎn)換裝置的浮子外形對裝置整體獲能效率的影響較大,而理論、數(shù)值模擬及試驗研究多集中于柱形、球形等有限外形。因此,本文針對縱搖浮子式波能轉(zhuǎn)換裝置的外形優(yōu)化及局部設(shè)計展開研究,并對裝置的水動力性能進行計算分析。首先,采用商業(yè)軟件ANSYS-AQWA計算分析柱形球底、錐底、臺底三種常見外形的浮子水動力性能,并以此為母型數(shù)據(jù),構(gòu)建參數(shù)化的外形優(yōu)化方案,對浮子的外形和內(nèi)部布局進行優(yōu)化設(shè)計;然后,建立縱搖浮子的水動力模型,模擬縱搖浮子在波浪中運動的水動力特性,研究內(nèi)置擺板與浮子的耦合運動方程,編程計入到浮子運動中,利用MATLAB軟件對所設(shè)計浮子的功率、俘獲寬度比進行計算,并分析各影響要素對裝置功率的影響;最后,運用FORTRAN軟件對AQWA進行二次開發(fā),在規(guī)則波、不規(guī)則波等多種工況下,分析校核發(fā)電裝置的運動情況、受力情況及安全性能。研究結(jié)果表明:球底型浮子是三類基本外形中縱搖性能最好的;浮子外形影響因素中,迎浪寬度和弧度對浮子的縱搖性能影響較大;內(nèi)部布局影響要素中,轉(zhuǎn)動慣量對浮子的縱搖性能影響較大;設(shè)計浮子的頻域水動力性能滿足海上移動平臺規(guī)范要求,縱搖響應(yīng)性能較優(yōu);裝置的功率隨著PTO阻尼系數(shù)和內(nèi)置擺動體轉(zhuǎn)動慣量I_3的增加而升高;規(guī)則波和不規(guī)則波等各種工況條件下,裝置都能安全穩(wěn)定的運行,可靠性高。本文的研究成果對于南海海域中縱搖浮子式波能轉(zhuǎn)換裝置的水動力性能影響研究,以及完善縱搖浮子式波能轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)計研究具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P742;P743.2
【圖文】：

子式波能發(fā)電裝置水動力性能的研究，本章通運動的情況下，研究線性波浪的理論表達式，域運動方程、浮子時域運動方程，分析浮子的界條件搖浮子式波能轉(zhuǎn)換發(fā)電裝置的性能，本文采用yz[54]：坐標(biāo)原點取在與靜水面重合的流場水平面軸構(gòu)成笛卡爾右手坐標(biāo)系，如圖 2.1 所示。浮ge（縱蕩）、sway（橫蕩）、heave（垂蕩）、roll（可將三個蕩歸為線位移，三個搖歸為角位移。主要研究其縱搖運動及縱搖運動響應(yīng)，即浮子

0GM 為初穩(wěn)心高。浮子在縱搖時，浮心發(fā)生移動，重心G 、浮心B 、移動后的浮心1B 、穩(wěn)心 M 如圖2.2 所示。圖 2.2 縱搖浮子截面圖該浮子的縱搖初穩(wěn)心高GM 可表示為：GM BM BG(2-21)式中，BM 為縱搖穩(wěn)心半徑，BG 為浮心和重心之間的距離。LIBM (2-22)

為：( 1, 2,3, 4,5,6)jjn jn 動浮子在波浪中的 6 個自由度的輻射勢，jn 為merfeld 方程為：0lim ( ) 0 ( 1, 2,3, 4,5,6jjrr ik jr 射勢的 Fredmolm 方程為：0 0( , )( )) ( ) ( , ) B BjjS SG x xx x ds G x x ds n n 流體與浮子邊界處的離散為等參元法，如圖 對節(jié)點處的速度勢進行求解。

【參考文獻】

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1 李永國;汪振;王世明;呂超;;國外波浪能開發(fā)利用技術(shù)進展[J];工程研究-跨學(xué)科視野中的工程;2014年04期

2 肖陽;賈海媛;諶瑾;胡國葆;吳必軍;刁向紅;游亞戈;;10kW波浪能圓筒永磁直線發(fā)電機研究[J];電機與控制應(yīng)用;2014年11期

3 李守宏;李鋒;王冀;王海峰;;我國海洋能開發(fā)用海現(xiàn)狀及發(fā)展建議[J];海洋開發(fā)與管理;2014年09期

4 萬勇;張杰;孟俊敏;王晶;;基于ERA-Interim再分析數(shù)據(jù)的OE-W01區(qū)塊波浪能資源評估[J];資源科學(xué);2014年06期

5 朱永強;段春明;葉青;郭文瑞;路寬;王鑫;;國內(nèi)外海洋能發(fā)電測試場研究現(xiàn)狀[J];上海海洋大學(xué)學(xué)報;2014年02期

6 鄭崇偉;蘇勤;劉鐵軍;;1988—2010年中國海域波浪能資源模擬及優(yōu)勢區(qū)域劃分[J];海洋學(xué)報(中文版);2013年03期

7 常征;包道日娜;劉志璋;俞紅鷹;;海流能開發(fā)利用技術(shù)發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)思考[J];太陽能;2012年06期

8 韓冰峰;褚金奎;熊葉勝;姚斐;;海洋波浪能發(fā)電研究進展[J];電網(wǎng)與清潔能源;2012年02期

9 施偉勇;王傳];沈家法;;中國的海洋能資源及其開發(fā)前景展望[J];太陽能學(xué)報;2011年06期

10 高艷波;柴玉萍;李慧清;陳紹艷;;海洋可再生能源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及對策建議[J];可再生能源;2011年02期

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1 鄭思明;筏式波浪能海水淡化裝置的水動力性能研究[D];清華大學(xué);2016年

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3 陳中顯;雙浮筒漂浮式波浪發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計和控制研究[D];東南大學(xué);2015年

4 彭建軍;振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置水動力性能研究[D];山東大學(xué);2014年

5 丁瑩瑩;我國海洋能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

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2 李俊;主動共振波能發(fā)電控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];武漢科技大學(xué);2016年

3 高艾琳;面向波浪能轉(zhuǎn)換的低速高效永磁電機設(shè)計[D];上海海洋大學(xué);2016年

4 趙環(huán)宇;1kW級小型波浪能供電裝置關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

5 韋明松;波浪能永磁直線發(fā)電機的設(shè)計與仿真[D];廣東工業(yè)大學(xué);2015年

6 黃鵬;振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

7 戴佑明;一種漂浮式雙浮體波浪能發(fā)電裝置的研究[D];華南理工大學(xué);2015年

8 何光宇;多點陣列式波浪能發(fā)電裝置的水動力分析與優(yōu)化[D];集美大學(xué);2015年

9 楊偉鵬;海上波浪能與風(fēng)能互補發(fā)電平臺的控制系統(tǒng)研究與設(shè)計[D];華北電力大學(xué);2015年

10 劉巖濤;內(nèi)置式波浪能發(fā)電裝置的設(shè)計與分析[D];中國海洋大學(xué);2014年

本文編號：2787869