隨著化石燃料能源危機(jī)的加劇,人類對(duì)海洋能的開(kāi)發(fā)需求日益迫切。波浪能是目前海洋能開(kāi)發(fā)的焦點(diǎn),各國(guó)紛紛投入巨大力量進(jìn)行波浪能發(fā)電技術(shù)的研究。本文對(duì)擺式波浪發(fā)電裝置一級(jí)轉(zhuǎn)換中的波浪與擺板間相互作用進(jìn)程進(jìn)行數(shù)值模擬,為擺式發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)和相關(guān)流固耦合問(wèn)題的研究提供一種數(shù)值模擬的方法。 2009年進(jìn)行的波浪發(fā)電室內(nèi)模型試驗(yàn)對(duì)擺式發(fā)電裝置與波浪的相互作用進(jìn)行了物理模型試驗(yàn)研究,得到了擺板模型在各種條件下的動(dòng)力輸出特性和受力情況及其與各種影響因素間的關(guān)系。 本文采用ADINA有限元軟件,以N-S方程和連續(xù)性方程為控制方程,根據(jù)物理模型試驗(yàn)條件建立三維的流固耦合數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬波浪與擺板間的相互作用。在數(shù)學(xué)模型的建立過(guò)程中,對(duì)物理模型各個(gè)方面的模擬均思考幾種模擬方案,對(duì)各方案進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,最終確定最為合理和可行的模擬方法。數(shù)學(xué)模型采用了短計(jì)算域配合造波面、阻尼消波段的數(shù)值波浪水槽技術(shù)。對(duì)消波區(qū)阻尼的施加方法進(jìn)行了改進(jìn),對(duì)消波區(qū)流體人為設(shè)置較大的粘度,模擬的生成波與理論解對(duì)比準(zhǔn)確、穩(wěn)定。 為了確定影響生成波浪的各個(gè)參數(shù),采用了二維切片的流體模型進(jìn)行試算。分別以各個(gè)影響因素作為變量試算對(duì)比,取定了流體模型中...

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題來(lái)源和意義
    1.2 研究發(fā)展?fàn)顩r
        1.2.1 工程背景
        1.2.2 研究方法
    1.3 本文的主要工作
        1.3.1 物理模型試驗(yàn)
        1.3.2 建立數(shù)值模擬模型
        1.3.3 數(shù)值模擬方法的對(duì)比選擇
        1.3.4 模型試算
        1.3.5 模擬結(jié)果分析
第二章 物理模型試驗(yàn)
    2.1 試驗(yàn)?zāi)康?br>        2.1.1 測(cè)試波浪能——機(jī)械能轉(zhuǎn)換效率
        2.1.2 測(cè)試擺動(dòng)過(guò)程中擺板的受力
        2.1.3 為數(shù)值模擬研究提供依據(jù)
    2.2 試驗(yàn)設(shè)備
        2.2.1 造波系統(tǒng)
        2.2.2 水槽設(shè)施
        2.2.3 消波裝置
        2.2.4 測(cè)試數(shù)據(jù)記錄處理系統(tǒng)
    2.3 模型律和模型比尺
    2.4 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?br>        2.4.1 水室擺板結(jié)構(gòu)及其工作原理
        2.4.2 試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?br>        2.4.3 負(fù)荷阻尼系統(tǒng)
        2.4.4 測(cè)試系統(tǒng)
    2.5 試驗(yàn)過(guò)程
        2.5.1 準(zhǔn)備階段
        2.5.2 設(shè)備與傳感器的率定
        2.5.3 試驗(yàn)過(guò)程
        2.5.4 試驗(yàn)結(jié)果
    2.6 本章小結(jié)
第三章 波浪數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)
    3.1 基本方程
    3.2 流體的分類
    3.3 流體力學(xué)基本方程組
        3.3.1 理想流體力學(xué)方程組
        3.3.2 粘性流體力學(xué)方程組
        3.3.3 波浪運(yùn)動(dòng)的基本方程組
    3.4 初始條件
    3.5 邊界條件
    3.6 本章小結(jié)
第四章 數(shù)學(xué)模型的建立
    4.1 結(jié)構(gòu)模型
        4.1.1 水室結(jié)構(gòu)模擬
        4.1.2 擺板結(jié)構(gòu)模型
    4.2 流體模型
        4.2.1 控制方程
        4.2.2 計(jì)算域選取
        4.2.3 網(wǎng)格劃分
        4.2.4 開(kāi)邊界條件
        4.2.5 自由表面
        4.2.6 求解方法
        4.2.7 時(shí)間步長(zhǎng)
    4.3 流固耦合
    4.4 本章小結(jié)
第五章 波浪模擬
    5.1 二維流體模型
        5.1.1 消波區(qū)效果.
        5.1.2 消波區(qū)粘性系數(shù)的確定
        5.1.3 時(shí)間步長(zhǎng)的確定
        5.1.4 單元尺寸的確定
        5.1.5 計(jì)算域長(zhǎng)度的確定
    5.2 三維流體模型
    5.3 本章小結(jié)
第六章 數(shù)值模擬結(jié)果和分析
    6.1 試驗(yàn)1：波高0.1m，波周期1.835
        6.1.1 擺板擺角
        6.1.2 擺板的水平力
        6.1.3 擺板前波形.
    6.2 試驗(yàn)2：波高0.125m，波周期2.285
        6.2.1 擺板擺角
        6.2.2 擺板的水平力
        6.2.3 擺板前波形
    6.3 試驗(yàn)3：波高0.07m，波周期1.265
        6.3.1 擺板擺角
        6.3.2 擺板的水平力
        6.3.3 擺板前波形
    6.4 數(shù)值模擬結(jié)果分析
    6.5 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論
    7.1 本文主要內(nèi)容
        7.1.1 物理模型試驗(yàn)
        7.1.2 數(shù)學(xué)模型建立
        7.1.3 波浪模型試算
        7.1.4 數(shù)值模擬結(jié)果
    7.2 本文研究成果
        7.2.1 三維實(shí)體流固耦合模型
        7.2.2 模擬方法的對(duì)比選擇
        7.2.3 數(shù)值波浪水槽技術(shù)
        7.2.4 流體試算模型
        7.2.5 數(shù)學(xué)模型的適用范圍
    7.3 問(wèn)題與展望
        7.3.1 存在的問(wèn)題
        7.3.2 展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明
致謝



本文編號(hào)：3755785