隨著化石能源的日漸枯竭,為了人類的可持續(xù)發(fā)展,可再生能源的開發(fā)利用成為了各國研究的重點。其中,波浪能資源豐富且分布廣泛,但至今尚未得到充分利用,因此波浪發(fā)電裝置的研發(fā)具有重要意義。本文以橫搖式波浪發(fā)電裝置為研究對象,其外形類似點頭鴨,通過往復(fù)的橫搖運動將波浪能轉(zhuǎn)化為機械能。采用模型試驗和數(shù)值仿真的研究方法,對裝置的水動力性能和運動響應(yīng)特性進(jìn)行了系統(tǒng)性的分析,并在此基礎(chǔ)上對裝置的發(fā)電量和發(fā)電效率進(jìn)行了計算。首先,設(shè)計了以橫搖式波浪發(fā)電裝置為研究對象的模型試驗,并在拖曳水池中進(jìn)行了裝置的自由衰減試驗和規(guī)則波試驗。通過裝置在靜水中的自由衰減運動,獲取了裝置的水動力參數(shù),并分析了軸深和仰角對裝置水動力性能的影響。在規(guī)則波試驗中,得出了裝置橫搖,橫蕩和垂蕩的運動響應(yīng)特性,并分析了不同軸深、仰角和浪高下裝置的運動響應(yīng)和系泊力。其次,利用商用軟件ANSYS AQWA建立了橫搖式波浪發(fā)電裝置的數(shù)值模型。根據(jù)自由衰減試驗的結(jié)果,對數(shù)值模型進(jìn)行了粘性阻尼的修正。將數(shù)值模擬和規(guī)則波試驗獲得的橫搖幅值響應(yīng)算子進(jìn)行了對比,二者吻合良好,驗證了數(shù)值模型的可行性和準(zhǔn)確性。在頻域內(nèi)對裝置的水動力性能和轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了分... 

【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)】：109 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 波浪發(fā)電裝置的原理及分類
        1.2.1 振蕩水柱式
        1.2.2 擺式波浪發(fā)電裝置
        1.2.3 筏式波浪發(fā)電裝置
        1.2.4 點吸收式波浪發(fā)電裝置
        1.2.5 收縮坡道式波浪發(fā)電裝置
        1.2.6 鴨式波浪發(fā)電裝置
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 課題的主要研究內(nèi)容
2 橫搖式波浪發(fā)電裝置的試驗研究
    2.1 模型試驗的相似原理和縮尺比的選取
        2.1.1 相似原理
        2.1.2 縮尺比的選取
    2.2 試驗裝置的介紹
        2.2.1 裝置的設(shè)計參數(shù)
        2.2.2 系泊系統(tǒng)
    2.3 試驗布置和儀器
        2.3.1 試驗布置
        2.3.2 試驗儀器和設(shè)備
    2.4 靜水自由衰減試驗
        2.4.1 自由衰減重復(fù)性試驗驗證
        2.4.2 自由衰減試驗結(jié)果與分析
    2.5 規(guī)則波試驗
        2.5.1 運動響應(yīng)重復(fù)性試驗驗證
        2.5.2 試驗結(jié)果與分析
    2.6 本章小結(jié)
3 數(shù)值模型
    3.1 本文所用軟件介紹
    3.2 基本理論
        3.2.1 求解一階速度勢
    3.3 頻域水動力模型
    3.4 時域耦合響應(yīng)模型
    3.5 本章小結(jié)
4 頻域分析
    4.1 計算原理
    4.2 數(shù)值驗證
    4.3 計算結(jié)果
        4.3.1 水動力系數(shù)
        4.3.2 一階波浪力
        4.3.3 幅值響應(yīng)算子
        4.3.4 一次轉(zhuǎn)換效率
        4.3.5 不同波浪周期下的一次轉(zhuǎn)換效率
        4.3.6 評估轉(zhuǎn)換效率的方法
        4.3.7 軸深的影響
        4.3.8 仰角的影響
        4.3.9 PTO系統(tǒng)阻尼的影響
        4.3.10 浪向的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 時域耦合響應(yīng)分析
    5.1 計算原理
        5.1.1 時域運動方程
    5.2 系泊系統(tǒng)
    5.3 數(shù)值驗證
        5.3.1 試驗概述
        5.3.2 數(shù)值與試驗結(jié)果的對比
    5.4 系泊力
    5.5 發(fā)電量和發(fā)電效率
    5.6 軸深的影響
    5.7 仰角的影響
    5.8 浪向角的影響
    5.9 非規(guī)則波下的發(fā)電裝置性能研究
        5.9.1 運動響應(yīng)
        5.9.2 波浪力
        5.9.3 系泊力
        5.9.4 發(fā)電量和發(fā)電效率
    5.10 本章小結(jié)
結(jié)論
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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碩士論文
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[2]邊際油田穿梭油輪的多點系泊分析及安全性研究[D]. 郭遠(yuǎn)志.浙江海洋大學(xué) 2017
[3]“點頭鴨”波浪能裝置的水動力學(xué)特性及效率研究[D]. 白留祥.華北電力大學(xué) 2015
[4]波浪發(fā)電裝置波能轉(zhuǎn)換效率數(shù)值模擬研究[D]. 王彥龍.天津大學(xué) 2009



本文編號：3388215