發(fā)布時(shí)間：2020-11-12 18:40

　　 海洋波浪能是一種清潔的可再生能源，我國波浪能儲(chǔ)量豐富。波能轉(zhuǎn)換裝置是將波浪能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，深入研究波能轉(zhuǎn)換裝置，對(duì)解決我國日益嚴(yán)峻的能源和環(huán)境問題具有重要意義。而目前浮標(biāo)式小型海浪發(fā)電裝置海浪生存能力差，所以研究發(fā)電裝置的海上固定對(duì)海浪發(fā)電的實(shí)際應(yīng)用有重要意義。 本文通過分析當(dāng)前浮標(biāo)式海浪發(fā)電裝置，提出一種柔性固定方式，并對(duì)其進(jìn)行了原理探究，該裝置主要利用機(jī)械方式將發(fā)電裝置固定于海上，并使發(fā)電裝置適應(yīng)海浪和潮汐環(huán)境。主要包括海浪力計(jì)算方法研究、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鎖緊裝置開關(guān)ADAMS驗(yàn)證和收纜繩實(shí)時(shí)性驗(yàn)證等。 本文修正了弗汝德—克雷洛夫假定法使其適用于小型浮體海浪力計(jì)算，并針對(duì)不規(guī)則有旋浮體結(jié)構(gòu)提出了Fluent離散仿真的海浪力計(jì)算方法，為驗(yàn)證Fluent離散仿真方法的正確性，先應(yīng)用修正的弗汝德—克雷洛夫假定法和Fluent離散仿真方法兩種計(jì)算方法對(duì)小型規(guī)則無旋的浮體結(jié)構(gòu)的海浪力進(jìn)行計(jì)算，通過對(duì)規(guī)則小型浮體海浪力計(jì)算驗(yàn)證并改進(jìn)了兩種計(jì)算方法，從而將Fluent離散仿真方法擴(kuò)展到不規(guī)則有旋浮體的海浪力計(jì)算。 根據(jù)仿真方法進(jìn)行了浮標(biāo)式海浪發(fā)電裝置的柔性固定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，分別對(duì)柔性固定系統(tǒng)中的收放纜繩結(jié)構(gòu)、鎖緊結(jié)構(gòu)和壓力傳感結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了原理方案的設(shè)計(jì)和選取，并進(jìn)行了具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在較小海浪下正常發(fā)電，在較大海浪或潮汐情況下，定子可以隨水位上下移動(dòng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)柔性固定。 設(shè)計(jì)了驗(yàn)證傳感和鎖緊裝置可行性的仿真原理，并應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真軟件ADAMS建立了仿真模型，對(duì)傳感裝置和鎖緊裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，得到結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的傳感和鎖緊裝置能夠?qū)崿F(xiàn)所設(shè)計(jì)的感受水位開鎖功能，對(duì)仿真結(jié)果存在的誤差進(jìn)行了分析，進(jìn)而提出合理的改進(jìn)方案。在ADAMS中建立收放纜繩部分的簡化結(jié)構(gòu)模型，通過運(yùn)動(dòng)學(xué)分析檢驗(yàn)了收放纜繩的實(shí)時(shí)性，仿真顯示實(shí)時(shí)性存在一定的滯后問題，根據(jù)收放纜繩裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)提出合理的改進(jìn)方案，最終得到合理的柔性固定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 本文研究了不同情況下海浪力的計(jì)算方法，為海浪力計(jì)算提供了理論依據(jù)，提出浮標(biāo)式海浪發(fā)電裝置柔性固定系統(tǒng)并通過ADAMS仿真對(duì)其驗(yàn)證和改進(jìn)，將為小型海浪發(fā)電裝置海上固定問題提供可借鑒的方案。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：P743.2;TM612
【部分圖文】：

圖 1-1 全球年平均波浪能（kW/s）實(shí)驗(yàn)室研究成果各種海浪發(fā)電裝置的對(duì)比，得知振蕩浮子技術(shù)已得到迅速發(fā)展，1）相對(duì)于其他波能轉(zhuǎn)換裝置，振蕩浮子波能轉(zhuǎn)換裝置制造最為簡液壓系統(tǒng)或機(jī)械系統(tǒng)傳遞能量，效率更高；3）采用液壓系統(tǒng)，能成大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)，輸出能量形式多樣，可以是電力形式，也可[18]。本實(shí)驗(yàn)室根據(jù)浮標(biāo)式海浪發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)，研制了一種新型浮裝置，其結(jié)構(gòu)圖如圖 1-2 所示。標(biāo)式海浪發(fā)電裝置中，包含三級(jí)能量機(jī)構(gòu)，俘獲波浪能轉(zhuǎn)換為浮齒輪箱和蓄能系統(tǒng)將浮標(biāo)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為二級(jí)能量機(jī)構(gòu)的機(jī)械能機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。-2 所示為浮標(biāo)式海浪發(fā)電裝置示意圖，該裝置主要由浮標(biāo) 1、定、齒條 4、旋轉(zhuǎn)裝置 5、齒輪箱換向定向系統(tǒng) 6、同步帶輪 7 和發(fā)為了解決浮標(biāo)有可能繞定子旋轉(zhuǎn)的問題，旋轉(zhuǎn)裝置 5 將圓齒條連，從而保證了齒輪齒條的嚙合,在定子和浮標(biāo)接合處的浮標(biāo)上鑲

圖 1-2 浮標(biāo)式海浪發(fā)電裝置發(fā)電原理運(yùn)動(dòng)標(biāo)齒條上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)齒輪換向定向系統(tǒng)蓄能系統(tǒng)電能發(fā)電系統(tǒng)圖 1-3 浮標(biāo)式海浪發(fā)電裝置發(fā)電原理海洋結(jié)構(gòu)固定系統(tǒng)研究現(xiàn)狀洋結(jié)構(gòu)以浮式網(wǎng)箱和浮式防波堤為代表，浮垂直導(dǎo)樁固定兩大類，而錨鏈固定一般分為固定形式。兩類固定形式適應(yīng)的海上環(huán)境以和垂直導(dǎo)樁固定兩類固定形式的特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)見表 1-1[19]。表 1-1 兩種固定方式的比較 錨鏈固定 垂直

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文2.1 垂直導(dǎo)樁固定形式垂直導(dǎo)樁固定方式是固定海上浮體的導(dǎo)向柱體，導(dǎo)向的樁體釘入海底的地中，浮體在導(dǎo)柱樁體上可以沿樁體軸向移動(dòng)。當(dāng)浮體受到海浪作用時(shí)，浮體著導(dǎo)柱樁做往復(fù)振蕩，而在水平方向上受到導(dǎo)柱樁的約束，導(dǎo)柱樁固定適用海水深度較淺的海域[20]。導(dǎo)柱樁結(jié)構(gòu)如圖 1-4 所示。
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本文編號(hào)：2881095