海洋波浪能作為一種無污染的可再生能源,世界各國對其進(jìn)行了大量的研究,在過去幾十年的時間里取得了顯著的進(jìn)步。目前,多種波能轉(zhuǎn)換裝置被研制出來,有些已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)。本文研究的擺式波能轉(zhuǎn)換裝置鉸接于開敞海域的海床基礎(chǔ)構(gòu)件上,以擺板做吸能載體隨波浪運(yùn)動而前后擺板,擺板的運(yùn)動帶動液壓活塞運(yùn)動,通過壓縮液壓系統(tǒng)內(nèi)的液體形成高壓水流,驅(qū)動岸邊水輪機(jī)發(fā)電。這種裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)構(gòu)簡單、頻率響應(yīng)范圍寬、極端荷載適應(yīng)性強(qiáng)、常海況條件轉(zhuǎn)換效率高、建造成本相對較低。在國外還處于實(shí)海測試研究階段,還有待進(jìn)一步應(yīng)用與推廣。本文結(jié)合這種波能裝置的擺板運(yùn)動規(guī)律以及液壓系統(tǒng)的工作原理,運(yùn)用勢流理論分析了波浪對擺式波能轉(zhuǎn)換裝置的作用,進(jìn)而分別建立了用于分析波能裝置水動力特性的頻域模型和時域模型,最后開展了波能裝置的擺板振幅、活塞傳動力、輸出功率、俘獲效率以及結(jié)構(gòu)受力的數(shù)值分析與研究。主要從以下幾個方面展開：1)對水深、結(jié)構(gòu)尺寸與形狀以及液壓系統(tǒng)特性參數(shù)的影響進(jìn)行了數(shù)值研究,計(jì)算了不同參數(shù)條件下波能裝置的俘獲效率、擺板振幅、活塞傳動力以及輸出功率,通過數(shù)據(jù)分析給出模型設(shè)計(jì)參數(shù)的合理范圍。2)對波能裝置在不規(guī)則波作用下的輸... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 存在的問題
    1.4 本文主要研究工作
2 數(shù)學(xué)模型及數(shù)值方法
    2.1 波浪與結(jié)構(gòu)物作用的頻域勢流方法
        2.1.1 控制方程和邊界條件
        2.1.2 線性入射波速度勢
        2.1.3 邊界積分方程的建立及其離散
        2.1.4 一階波浪力和水動力系數(shù)
    2.2 擺式波能轉(zhuǎn)換裝置的頻域分析模型
        2.2.1 受力分析
        2.2.2 擺板運(yùn)動方程的建立與求解
        2.2.3 轉(zhuǎn)軸作用力
        2.2.4 輸出功率和波能俘獲效率
        2.2.5 擺板表面壓強(qiáng)
        2.2.6 線性化近似模擬
    2.3 擺式波能轉(zhuǎn)換裝置的時域分析模型
        2.3.1 運(yùn)動分析
        2.3.2 擺板運(yùn)動方程的建立與求解
        2.3.3 轉(zhuǎn)軸作用力
        2.3.4 輸出功率和波能俘獲效率
        2.3.5 非線性化模擬
    2.4 小結(jié)
3 數(shù)值模型的對比驗(yàn)證
    3.1 頻、時域模型對比驗(yàn)證
        3.1.1 結(jié)構(gòu)尺寸與網(wǎng)格剖分
        3.1.2 結(jié)果對比與分析
    3.2 濕表面重構(gòu)與積分驗(yàn)算
    3.3 小結(jié)
4 水動力特性影響參數(shù)的研究
    4.1 水深的影響研究
        4.1.1 自振頻率
        4.1.2 波能俘獲效率
        4.1.3 振幅、傳動力與輸出功率
    4.2 結(jié)構(gòu)尺寸與形狀的影響研究
        4.2.1 板寬的影響研究
        4.2.2 板厚的影響研究
        4.2.3 幾何形狀的影響研究
    4.3 液壓系統(tǒng)特性參數(shù)的影響研究
        4.3.1 線性液壓系統(tǒng)下的數(shù)值研究
        4.3.2 非線性液壓系統(tǒng)下的數(shù)值研究
    4.4 小結(jié)
5 不規(guī)則波作用下波能裝置的輸出性能
    5.1 JONSWAP譜簡述
    5.2 波譜與波面
    5.3 振幅、傳動力與輸出功率
    5.4 小結(jié)
6 結(jié)構(gòu)受力的數(shù)值研究
    6.1 擺板表面受力
    6.2 轉(zhuǎn)軸受力
    6.3 小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 本文結(jié)論
    7.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]我國海洋能研究與開發(fā)述評[J]. 蔣秋飚,鮑獻(xiàn)文,韓雪霜.  海洋開發(fā)與管理. 2008(12)
[3]波浪與結(jié)構(gòu)物作用分析的一種高階邊界元方法——自由項(xiàng)和柯西主值積分的直接數(shù)值計(jì)算[J]. 滕斌,勾瑩,寧德志.  海洋學(xué)報(中文版). 2006(01)
[4]國內(nèi)外海洋能技術(shù)的發(fā)展與展望[J].   電氣技術(shù). 2005(07)
[5]海洋能源利用進(jìn)展[J]. 高祥帆,游亞戈.  中國高�？萍寂c產(chǎn)業(yè)化. 2004(06)
[6]Wave Energy Study in China: Advancements and Perspectives[J]. 游亞戈,鄭永紅,沈永明,吳必軍,劉榮.  China Ocean Engineering. 2003(01)
[7]我國建成30kW擺式波力電站[J]. 呂曰恒.  海洋信息. 2000(03)
[8]海洋波浪能發(fā)電技術(shù)進(jìn)展[J]. 余志.  海洋工程. 1993(01)



本文編號：3343775