人類社會(huì)迅速發(fā)展,導(dǎo)致化石能源趨于枯竭,能源供給和能源環(huán)境問(wèn)題日益緊張嚴(yán)重,促進(jìn)了可再生能源的發(fā)展,其中海洋波浪能轉(zhuǎn)換應(yīng)用技術(shù)的相關(guān)研究工作并已取得一定的研究成果。浮子作為一級(jí)能量捕獲單元,其波能捕獲性能極大地影響了裝置能量綜合利用效率,是未來(lái)波浪能發(fā)電技術(shù)進(jìn)步的重點(diǎn)研究環(huán)節(jié)。總結(jié)了目前浮子水動(dòng)力性能和CFD技術(shù)的研究現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì),介紹了浮子式波能發(fā)電裝置的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和研究發(fā)展概況。基于FLOW-3D軟件進(jìn)行流固耦合數(shù)值水槽建模,選用VOF法實(shí)現(xiàn)自由表面準(zhǔn)確追蹤,RNGk-ε模型模擬紊流。經(jīng)過(guò)仿真算例對(duì)比分析得出網(wǎng)格參數(shù)、邊界條件以及消波方法對(duì)數(shù)值造波效果的影響規(guī)律,并得到數(shù)值波浪槽模型的最優(yōu)參數(shù),實(shí)現(xiàn)理想的造波和消波效果。對(duì)目前傳統(tǒng)振蕩式浮子中水動(dòng)力性能最優(yōu)的垂蕩式120°錐角圓錐浮子與波浪進(jìn)行縮小模型流固耦合數(shù)值仿真,得到流固耦合作用下流場(chǎng)的變化規(guī)律和浮子受波浪載荷情況,并結(jié)合波浪速度場(chǎng)分布規(guī)律,分析得出垂蕩式圓錐浮子流固耦介中x向波浪載荷為消極作用力,且圓錐形與波浪速度場(chǎng)速度流線型變化趨勢(shì)不吻合,易使水體產(chǎn)生漩渦從而產(chǎn)生能量損耗。優(yōu)化改進(jìn)得到懸臂式橢球型振蕩浮子,并通過(guò)仿真驗(yàn)證了... 

【文章來(lái)源】：華北電力大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與目的
    1.2 相關(guān)研究進(jìn)展
        1.2.1 浮子水動(dòng)力性能研究現(xiàn)狀
        1.2.2 振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置概況及其評(píng)價(jià)
        1.2.3 浮子流固耦合數(shù)值模擬方法研究進(jìn)展
    1.3 本文的主要工作
第2章 數(shù)值波浪水槽和浮子流固耦合仿真模型
    2.1 數(shù)值波浪水槽
        2.1.1 波浪運(yùn)動(dòng)控制方程
        2.1.2 湍流模型
        2.1.3 自由表面的處理方法
        2.1.4 數(shù)值波浪水槽網(wǎng)格劃分
        2.1.5 邊界條件和初始條件
    2.2 數(shù)值水槽各項(xiàng)網(wǎng)格尺寸對(duì)造波性能影響研究
        2.2.1 z向網(wǎng)格劃分
        2.2.2 x向網(wǎng)格劃分
        2.2.3 三維造波效果驗(yàn)證
        2.2.4 小結(jié)
    2.3 數(shù)值消波模型及消波參數(shù)優(yōu)化
        2.3.1 消波組件參數(shù)優(yōu)化研究
        2.3.2 三維水槽測(cè)試
        2.3.3 小結(jié)
第3章 懸臂式橢球振蕩浮子的提出
    3.1 線性波理論
        3.1.1 線性波數(shù)學(xué)解析
        3.1.2 線性波運(yùn)動(dòng)及其速度場(chǎng)分布仿真
    3.2 垂蕩式浮子水動(dòng)力性能仿真及懸臂式振蕩浮子的提出
        3.2.1 垂蕩型浮子研究概況
        3.2.2 垂蕩式組合圓錐浮子水動(dòng)力性能仿真
        3.2.3 懸臂式振蕩浮子的提出
    3.3 懸臂式振蕩橢球浮子的提出
    3.4 本章小結(jié)
第4章 橢球浮子裝置參數(shù)對(duì)水動(dòng)力性能的影響規(guī)律及其優(yōu)化
    4.1 浮子幾何特征參數(shù)研究
    4.2 浮子臂初始角度
    4.3 浮子質(zhì)量和模擬負(fù)載阻尼組合參數(shù)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]世界海洋可再生能源的開(kāi)發(fā)利用對(duì)我國(guó)的啟示[J]. 王寶森,徐春紅,陳華.  海洋開(kāi)發(fā)與管理. 2014(06)
[2]柱對(duì)稱雙浮子波能裝置散射問(wèn)題的解析方法[J]. 吳必軍,鄭永紅,游亞戈,孫曉燕,陳勇.  海洋學(xué)報(bào)(中文版). 2004(03)
[3]2-D Composite Model for Numerical Simulations of Nonlinear Waves[J]. 齊鵬,王永學(xué),鄒志利.  China Ocean Engineering. 2000(01)
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[5]波浪運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬[J]. 王金瑞.  華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào). 1996(01)
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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]振蕩浮子式波浪發(fā)電裝置的水動(dòng)力學(xué)特性研究[D]. 馬哲.中國(guó)海洋大學(xué) 2013
[3]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
[4]數(shù)值波浪水槽及其應(yīng)用研究[D]. 郭曉宇.上海交通大學(xué) 2011

碩士論文
[1]半潛式鉆井平臺(tái)工作水深及平臺(tái)吃水變化對(duì)平臺(tái)氣隙響應(yīng)的研究[D]. 宋春旺.天津大學(xué) 2014
[2]組合型振蕩浮子波能發(fā)電裝置研究[D]. 高人杰.中國(guó)海洋大學(xué) 2012
[3]海浪發(fā)電實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與研究[D]. 程波.山東大學(xué) 2012
[4]基于OpenFOAM的數(shù)值造波與消波模型及其應(yīng)用[D]. 查晶晶.上海交通大學(xué) 2011
[5]波浪的三維數(shù)值模擬及其應(yīng)用[D]. 張婷.天津大學(xué) 2009



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