海洋波浪能作為一種清潔可再生能源,是新能源開發(fā)的一個(gè)主要方向。浮力擺式波能轉(zhuǎn)換裝置具有轉(zhuǎn)換效率高、抗波浪能力強(qiáng)、擴(kuò)展性好的特點(diǎn),因此具有很好的開發(fā)前景。研究擺式波能轉(zhuǎn)換裝置時(shí),其水動(dòng)力系數(shù)相關(guān)的基礎(chǔ)研究是必不可少的。本文是針對(duì)固定式的擺式波能轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行研究,主要研究如下:1.本文在已有的底鉸搖板式裝置的基礎(chǔ)上,針對(duì)該裝置的能量損耗以及水動(dòng)力特性,設(shè)計(jì)了一種新型高效的擺式波能轉(zhuǎn)換裝置,并針對(duì)該裝置建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和能量轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型;2.針對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型,建立了新型擺式波能裝置的解析求解方法,并推導(dǎo)出了該裝置的水動(dòng)力系數(shù)、轉(zhuǎn)角幅值、所受到的力矩以及裝置俘獲寬度比的解析表達(dá)式;3.在本文新型擺式波能裝置的解析解給出之后,針對(duì)水動(dòng)力系數(shù)、轉(zhuǎn)角幅值的解析解,給出對(duì)應(yīng)的仿真計(jì)算,針對(duì)圖像簡(jiǎn)要分析裝置的水動(dòng)力系數(shù)與水深的關(guān)系、縱搖RAO與裝置參數(shù)的關(guān)系。這些在最終研究俘獲寬度比與各參數(shù)的關(guān)系時(shí),給出一定的參考價(jià)值;4.針對(duì)板密度,剛度系數(shù),水深等參數(shù)的改變來(lái)研究裝置俘獲寬度比隨之改變而發(fā)生的變化,進(jìn)而對(duì)擺式波能裝置的性能進(jìn)行分析。最后,對(duì)已有裝置與新型裝置的俘獲寬度比進(jìn)行比較,來(lái)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：66 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

懸掛擺式波能裝置

1.2.1 擺式波能裝置研究現(xiàn)狀擺式波能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)指的是當(dāng)擺體受到波浪作用時(shí)，從而會(huì)造成擺體繞著轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而由于轉(zhuǎn)動(dòng)軸放置的位置不同，就形成兩種結(jié)構(gòu)，懸掛擺式(Pendulum)與浮力擺式(Bottom Hinged)。懸掛擺式波能裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)軸位于水面以上，而擺體懸掛在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。懸掛擺式波能轉(zhuǎn)換裝置只有在設(shè)計(jì)好的波況下才會(huì)發(fā)揮其最大用處，發(fā)電功率高，而在實(shí)際不平穩(wěn)的海況下，能量轉(zhuǎn)換效率就會(huì)很低，致使輸出的發(fā)電功率不穩(wěn)定，并當(dāng)裝置在惡劣的條件下時(shí)，裝置極易受損、修復(fù)難、可靠性差，這些原因也是造成懸掛波能轉(zhuǎn)換裝置不能極力被推廣的原因。浮力擺式波能裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置一般接近水底，擺體在水面隨波浪擺動(dòng)，擺體所受的浮力大于重力。相對(duì)懸掛擺式裝置而言，浮式波能轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)用范圍廣，轉(zhuǎn)換效率高，并且在大浪情況下也不易損壞，這也使浮力擺式波能轉(zhuǎn)換裝置成為近些年來(lái)熱門研究對(duì)象，備受青睞。根據(jù)裝置的特點(diǎn)，浮力擺式裝置一般放置在靠岸的水域。近些年來(lái)，擺式波能裝置被多個(gè)國(guó)家進(jìn)行研究，例如芬蘭、英國(guó)、日本和中國(guó)等。

圖 1.3 Forg 擺式波能裝置 圖 1.4 Searev 擺式波能裝置2009 年 Australia 海洋能源公司，BioPower Systems 公司與德國(guó)西門子公司合作開發(fā)了 BioWAVE 海洋波浪發(fā)電裝置(圖 1.5)[18]。我國(guó)主要于上世紀(jì) 80 年代開始對(duì)擺式波能轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行研究，“九五”期間時(shí)，國(guó)家海洋技術(shù)研究所承擔(dān)了國(guó)家“九五”科技相關(guān)項(xiàng)目。我國(guó)著手研究懸掛擺式裝置的相關(guān)技術(shù)是在 1992 年，當(dāng)時(shí)研究的核心是對(duì)懸掛擺式選擇裝置的研發(fā)。然而在 1995 年，在研究一定成果后，建設(shè)了一座 8KW 的擺式裝置而后在 2001 年，又建造了一座 30KW 的波能擺式發(fā)電裝置[19-22]。該項(xiàng)目是針對(duì)實(shí)際情況而提出的，并且實(shí)施時(shí)主要的作用是用于為周邊海島居民進(jìn)行供電。對(duì)于擺式[23-26]波能裝置的研究，浙江大學(xué) 2011 年提出了一種雙行程的液壓式裝置(圖 1.6)[27-29]，并研究該裝置在進(jìn)行全周期時(shí)做功的浮力擺，對(duì)此也對(duì)浮式波能轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)電功率的控制技術(shù)進(jìn)行研究，其中包括：控制算法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面的設(shè)計(jì)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]波浪能發(fā)展概況[J]. 班鵬.  內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì). 2018(11)
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[3]底部鉸接浮力擺波能轉(zhuǎn)換裝置模型實(shí)驗(yàn)[J]. 劉成果,寧德志.  水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2017(06)
[4]擺式波能發(fā)電裝置PTO系統(tǒng)蓄能器特性研究[J]. 黃英珂,陳東.  機(jī)床與液壓. 2017(02)
[5]底鉸擺式波能裝置在斜向波中的水動(dòng)力性能[J]. 王冬姣,邱守強(qiáng),葉家瑋.  太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2016(08)
[6]An Experimental Study on A Trapezoidal Pendulum Wave Energy Converter in Regular Waves[J]. 王冬姣,邱守強(qiáng),葉家瑋.  China Ocean Engineering. 2015(04)
[7]一種鉸接擺式波浪能轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)性能分析及優(yōu)化[J]. 邱守強(qiáng),蘇成,王冬姣,葉家瑋,梁富琳.  海洋工程. 2015(04)
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[10]擺式波浪能發(fā)電裝置水動(dòng)力學(xué)研究[J]. 李松劍,潘衛(wèi)明,劉靖飆,顧根香,李威.  海洋技術(shù)學(xué)報(bào). 2014(04)

博士論文
[1]振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置水動(dòng)力性能研究[D]. 彭建軍.山東大學(xué) 2014
[2]浮力擺式波浪能裝置的水動(dòng)力性能研究[D]. 趙海濤.浙江大學(xué) 2012

碩士論文
[1]浮力擺式波能轉(zhuǎn)換裝置水動(dòng)力性能的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值分析[D]. 劉成果.大連理工大學(xué) 2017
[2]漂浮擺式波浪能發(fā)電裝置的水動(dòng)力性能研究[D]. 梁輝.浙江大學(xué) 2017



本文編號(hào)：2903953