風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電和蓄水發(fā)電等電能獲取方式存在著對建設(shè)環(huán)境要求高、維護(hù)成本大等弊端。研究表明,海洋中存儲著大量的流體動能,借助流致振動現(xiàn)象可將其轉(zhuǎn)換為電能。因此,海洋俘能技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)電研究的主要方向。此外,流致振動俘能器大多以機(jī)群的形式工作,且具有供電針對性強(qiáng)、建設(shè)成本低等優(yōu)點,所以借助干擾效應(yīng)優(yōu)化其綜合性能具有重要的研究意義。基于以上研究背景,本文建立了干擾效應(yīng)下俘能圓柱發(fā)生自激振動的流固耦合模型,并對該模型進(jìn)行了數(shù)值模擬計算,進(jìn)而在正弦假設(shè)的基礎(chǔ)上計算了流致振動俘能器的輸出功率、俘能效率和功率密度。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:（1）分別研究了圓柱干擾、尾渦干擾和流道干擾下俘能圓柱的受力和振動特性。結(jié)果表明,干擾效應(yīng)的存在會誘發(fā)俘能圓柱發(fā)生渦激振動-馳振耦合振動,在提高流致振動俘能器輸出功率和俘能效率的同時有效拓寬其有效工作帶寬,最終實現(xiàn)對其綜合性能的改善。（2）對比了圓柱干擾下不同干擾距離和來流速度下俘能圓柱的振動情況。結(jié)果表明,圓柱干擾可以誘使俘能圓柱發(fā)生多諧波振動,進(jìn)而實現(xiàn)對流致振動俘能器輸出功率的強(qiáng)化。計算表明,圓柱干擾下的最大輸出功率將在U*=12,HS=3D,TS=1D時... 

【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

近七年來我國的用電總量(單位：太瓦時)[4]

1緒論11緒論1.1研究背景與意義1.1.1研究背景自從石油問題被提出以來，能源供應(yīng)不足日益成為了制約社會發(fā)展的主要因素之一[1-3]。據(jù)國家電力規(guī)劃設(shè)計總院發(fā)布的《中國能源發(fā)展報告2018》顯示，近年來我國能源消耗總量仍在不斷上升，其中電能的消耗更是連續(xù)7年攀升[4]。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2018年我國的電能消耗總量高達(dá)6800TWh，占能源總消耗量的21.6%[5]。此外，由圖1.1可知，2018年我國電能消耗的增量也同樣突破了史上最高[4]。因此，電能的供應(yīng)保障長期以來一直都為我國所重視，2016年提出的五年規(guī)劃明確指出，電力生產(chǎn)是國家安全和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，并將發(fā)展新能源開發(fā)技術(shù)和優(yōu)化電力供應(yīng)新布局作為緩解生態(tài)環(huán)境與能源危機(jī)的重要舉措[6]。圖1.1近七年來我國的用電總量(單位：太瓦時)[4]連年增長的耗電量對我國的電能供應(yīng)提出了新的要求，由圖1.2可知，火力發(fā)電作為我國現(xiàn)階段最主要的發(fā)電形式，其工作過程會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，且存在著對燃料的利用率低和發(fā)電成本高等缺點。因此，十九大報告中明確將優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)清潔低碳發(fā)展作為我國能源革命的本質(zhì)要求[7]。從可再

過大，而很難俘獲低風(fēng)速下的風(fēng)能，且所產(chǎn)生的電能大多難以并入電網(wǎng)，最終造成了電力和風(fēng)能的浪費[8]。為了規(guī)避風(fēng)力發(fā)電所存在的浪費問題，太陽能發(fā)電開始向為單一用戶供電的應(yīng)用方向發(fā)展，但是太陽能發(fā)電裝置的應(yīng)用前景卻為其對天氣依賴過大和建設(shè)維護(hù)成本過高所限制。相較于風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電，現(xiàn)今我國所采用的以三峽發(fā)電站為代表的蓄水發(fā)電雖然已經(jīng)實現(xiàn)了并入國家電網(wǎng)，大大地緩解了我國的供電壓力。但是由于其在發(fā)電前需要進(jìn)行提前蓄水[9]，所以為了防止蓄水泄露問題的發(fā)生，蓄水發(fā)電同樣面臨著成本過高的問題。圖1.22018年我國的能源供應(yīng)配置(a)能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)；(b)電力裝機(jī)結(jié)構(gòu)[2]在眾多清潔能源中，海洋能憑借其儲備數(shù)額巨大、能量通量大等優(yōu)勢逐漸成為了發(fā)展清潔發(fā)電的新方向[10-13]。據(jù)國家海洋局公布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，利用海洋能進(jìn)行發(fā)電，理論上每年可以獲取2億兆瓦的電能，約為全球年耗電總量的85倍[14,15]。我國可用于開發(fā)的海域面積約4.7萬公頃，從海洋能中獲取電能以緩解能源供應(yīng)不足和環(huán)境污染等問題在我國有著深厚的應(yīng)用基矗與傳統(tǒng)的水動能不同，海洋流體動能主要以波浪能、潮汐能和海風(fēng)能等形式存在，其穩(wěn)定性更易受地形和氣候等因素的影響，且存在著能量分布不均和峰值波動較大等不足。同時，水輪機(jī)在鹽堿性海水中的維護(hù)成本也遠(yuǎn)高于其在河流中的維護(hù)成本。此外，建設(shè)蓄水式發(fā)電系統(tǒng)需要較大的項目規(guī)模，且海洋生態(tài)系統(tǒng)較河流更加復(fù)雜，所以建設(shè)海洋蓄水式發(fā)電系統(tǒng)會對海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊[16-19]。因此，傳統(tǒng)的蓄水發(fā)電方式并不適用于對海洋流體動能的俘獲，采用新的發(fā)電方式對海洋

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3041792