【摘要】：波浪能是目前國(guó)內(nèi)外海洋能研究的熱點(diǎn),我國(guó)波浪能儲(chǔ)量豐富,開(kāi)發(fā)利用潛力巨大。深入研究波能轉(zhuǎn)換裝置,對(duì)解決我國(guó)日益嚴(yán)峻的能源和環(huán)境問(wèn)題具有重要意義。漂浮式碟形越浪式波能發(fā)電裝置是一種新型的波能發(fā)電裝置,具有轉(zhuǎn)換效率高、適應(yīng)各種海況、可靠度好等特點(diǎn)。本文以碟形越浪式波能裝置的實(shí)用化為背景,采用物理模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)該裝置進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 本文首先提出了裝置的幾何形狀及裝配形式,并設(shè)計(jì)了裝置的初始尺寸,探討了裝置的工作原理與性能特點(diǎn),再通過(guò)裝置的受力特性分析建立了主體結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程,同時(shí)檢驗(yàn)了裝置的漂浮性能。 對(duì)裝置越浪性能的物理試驗(yàn)研究,明確了裝置越浪量與入射波要素的變化關(guān)系;對(duì)干舷高度、導(dǎo)流葉片數(shù)目的研究,闡明了在不同的入射波要素情況下裝置波能俘獲能力的主要影響因素；對(duì)越浪——出水系統(tǒng)的試驗(yàn),得到了越浪量與出水流量的關(guān)系。此外,本文還通過(guò)不規(guī)則波模擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱b置在真實(shí)海況下的工作性能。 本文建立了基于雷諾時(shí)均方程和VOF自由面追蹤方法的三維數(shù)值波浪水槽。與物理模型試驗(yàn)的對(duì)比表明,該數(shù)值波浪水槽能夠有效地模擬波浪爬高及越浪,越浪量隨其影響因素的變化趨勢(shì)及計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)基本一致。數(shù)值波浪水槽較為全面地完成了對(duì)越浪——出水系統(tǒng)的研究,監(jiān)測(cè)了出水管流速,克服了試驗(yàn)過(guò)程中現(xiàn)有流速計(jì)無(wú)法監(jiān)測(cè)小管徑內(nèi)流速的問(wèn)題。 三維數(shù)值波浪水槽對(duì)裝置工作性能的模擬表明,在一定范圍內(nèi),導(dǎo)流葉片個(gè)數(shù)對(duì)裝置越浪量影響較大；出水管管徑對(duì)出水流量有一定影響,管徑的選擇需綜合考慮越浪量與水輪機(jī)匹配的因素。孔板模型可近似模擬水輪機(jī)對(duì)越浪——出水系統(tǒng)出水流量的影響。 本文綜合運(yùn)用數(shù)理模型試驗(yàn)和計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬的方法,確定了裝置的關(guān)鍵形狀參數(shù)——導(dǎo)流葉片個(gè)數(shù)與出水管管徑,同時(shí),給出了裝置波能轉(zhuǎn)換效率最優(yōu)的入射波要素以及適合其正常工作的干舷高度變化范圍。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：P743.2

【引證文獻(xiàn)】

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1 張皓然;楊紹輝;何宏舟;何光宇;;多點(diǎn)半直驅(qū)式波浪能發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析[J];海洋技術(shù)學(xué)報(bào);2014年01期

2 史宏達(dá);王智強(qiáng);劉婭君;薛坤;康夢(mèng)晨;;適用于波浪能利用的低水頭水輪機(jī)的試驗(yàn)研究[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);2013年11期

3 陳兵;楊宗宇;Tom Bruce;;越浪式波能發(fā)電裝置的水力性能研究[J];可再生能源;2013年01期

4 史宏達(dá);劉棟;劉臻;;一種新型波能發(fā)電裝置的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)計(jì)算[J];中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年10期

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2 史宏達(dá);薛坤;劉婭君;;碟型越浪式波能發(fā)電站裝置中曲面葉片式低水頭水輪機(jī)試驗(yàn)研究[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

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3 張孝春;波浪浮標(biāo)水動(dòng)力特性及波浪要素識(shí)別方法研究[D];武漢大學(xué);2014年

4 劉婭君;碟型越浪式波能發(fā)電裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2011年

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3 劉森明;單點(diǎn)系泊的漂浮式波浪發(fā)電平臺(tái)運(yùn)動(dòng)特性研究[D];集美大學(xué);2017年

4 鄭妍穎;波能推進(jìn)型無(wú)人雙體觀測(cè)艇的水動(dòng)力性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 范海文;基于導(dǎo)管架平臺(tái)的波能發(fā)電裝置設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D];中國(guó)海洋大學(xué);2014年

6 王智強(qiáng);超長(zhǎng)沉管管段沉放過(guò)程的模擬研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2013年

7 楊宗宇;越浪式波能發(fā)電裝置水力性能的實(shí)驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2013年

8 孫龍龍;基于裝置研發(fā)的波浪能評(píng)估方法研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2012年

9 劉棟;碟形越浪式波能發(fā)電裝置錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2806977