發(fā)布時間：2024-03-06 00:43

　　潮流能是一種擁有較高的可預測性及較好的能量密度的綠色可再生能源,具有大規(guī)模開發(fā)和利用的潛力。針對我國沿海大部分地區(qū)潮流流速偏低、深度較淺的狀況,基于渦激振動原理的人工肌肉潮流能發(fā)電裝置的新構(gòu)想應運而生。該裝置采用振子在潮流中的渦激振動現(xiàn)象來實現(xiàn)海水動能向裝置運動件動能的高效轉(zhuǎn)化,并利用非線性介電彈性體人工肌肉電致動特性的反現(xiàn)象將運動件的動能直接轉(zhuǎn)化為電能。本文從渦激振動現(xiàn)象的原理出發(fā),對渦激振動潮流能轉(zhuǎn)換裝置建立物理模型、半經(jīng)驗數(shù)學模型、實驗樣機模型,基于有限元分析軟件ADINA進行非線性流固耦合數(shù)值模擬,對有無非線性換能單元阻尼情況分別進行水槽實驗,最終完成潮流能轉(zhuǎn)換裝置阻尼條件下圓柱振子的渦激振動現(xiàn)象研究。本文首先簡單介紹了當前國內(nèi)外潮流能轉(zhuǎn)換裝置的研究現(xiàn)狀,總結(jié)了近幾十年來國內(nèi)外學者對渦激振動現(xiàn)象進行的理論計算研究、數(shù)值模擬方法和結(jié)果以及實驗探索。然后通過對渦激振動潮流能轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)計建立其簡化的物理模型,并進一步借助半經(jīng)驗尾流振子模型建立起振動系統(tǒng)的數(shù)學模型。接下來,分別建立流場域和結(jié)構(gòu)域,選用適當?shù)挠邢拊治龇椒?利用ADINA軟件進行不同參數(shù)變量下的二維流固耦合數(shù)值模擬,得...

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
參數(shù)符號說明
1 緒論
    1.1 課題研究的背景與意義
        1.1.1 潮流能資源的開發(fā)與利用
        1.1.2 潮流能轉(zhuǎn)換裝置研究現(xiàn)狀
    1.2 渦激振動研究進展
        1.2.1 渦激振動研究背景
        1.2.2 渦激振動模型實驗研究進展
        1.2.3 渦激振動數(shù)值模擬研究進展
    1.3 本文的主要工作及創(chuàng)新點
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 創(chuàng)新點
2 阻尼條件下渦激振動理論分析
    2.1 渦激振動機理簡介
    2.2 阻尼條件下渦激振動數(shù)學模型
        2.2.1 引言
        2.2.2 模型概述
    2.3 阻尼對渦激振動影響分析
    2.4 渦激振動的增強
    2.5 本章小結(jié)
3 基于ADINA軟件的流固耦合問題求解
    3.1 ADINA簡介
    3.2 流固耦合問題研究方法
    3.3 流體域相關(guān)問題
        3.3.1 不可壓縮流體控制方程
        3.3.2 湍流模型
        3.3.3 SIMPLEC算法
    3.4 結(jié)構(gòu)域相關(guān)問題
    3.5 潮流能轉(zhuǎn)換裝置流固耦合求解
        3.5.1 邊界及初始條件設(shè)置
        3.5.2 結(jié)構(gòu)運動方程的求解方法
        3.5.3 網(wǎng)格的生成
    3.6 本章小結(jié)
4 二維彈性支撐圓柱數(shù)值模擬及分析
    4.1 模擬工況設(shè)置
    4.2 網(wǎng)格可靠性驗證
    4.3 線性阻尼條件下的數(shù)值模擬
    4.4 非線性阻尼條件下的數(shù)值模擬
    4.5 本章小結(jié)
5 渦激振動潮流能轉(zhuǎn)換裝置實驗研究
    5.1 實驗設(shè)施
    5.2 實驗材料及裝置
        5.2.1 實驗材料及屬性
        5.2.2 實驗裝置
    5.3 實驗內(nèi)容及實驗數(shù)據(jù)
        5.3.1 靜水衰減實驗
        5.3.2 線性阻尼渦激振動實驗
        5.3.3 非線性阻尼渦激振動實驗
    5.4 實驗結(jié)果處理及分析
        5.4.1 線性阻尼渦激振動實驗結(jié)果分析
        5.4.2 非線性阻尼渦激振動實驗結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 論文主要研究內(nèi)容
    6.2 本文不足與展望
參考文獻
致謝
個人簡歷
發(fā)表學術(shù)論文



本文編號：3920291