【摘要】：波浪能被認為是最具潛力的可再生能源之一。多節(jié)漂浮式波浪能轉換裝置作為線吸收式波浪能發(fā)電裝置與點吸收式相比以其更高的波浪能捕獲效率、更大的單機功率在大規(guī)模發(fā)電中具有更大的優(yōu)勢。本文研究一種多節(jié)漂浮式波浪能發(fā)電裝置浮體的水動力學特性,重點考慮在適合渤海相關海域的短周期、小波高的波浪情況下,通過模擬仿真的方法分析浮體的幾何形狀(長方體、圓柱體、橢柱體、膠囊體)對裝置運動和能量響應的影響。在一階線性波的基礎上,給出造波函數(shù),通過CFD軟件建立不同周期和波高的波浪,計算了各形狀浮體的轉動慣量,對各形狀單浮體進行模擬仿真,分析不同周期,波高下的垂蕩,縱搖運動規(guī)律,以及受力情況。推導出裝置縱搖-垂蕩運動控制方程,考慮PTO阻尼,利用時域分析的方法對雙浮體裝置進行一階線性波下的運動響應仿真,得到了不同幾何形狀浮體在波浪中所受的波浪力、垂蕩位移、縱搖角位移隨時間變化曲線,并重點分析波浪周期,波高,吃水對各形狀浮體裝置相對縱搖運動的影響。基于三節(jié)浮體的俘能裝置模型,通過考慮鉸接約束和液壓缸阻尼通過數(shù)值模擬分析了各形狀浮體縱搖角的變化規(guī)律,并推導了三浮體裝置俘獲功率的計算公式,在定PTO阻尼下,研究了波浪周期、波高、吃水參數(shù)對裝置俘能功率的影響,并比較了各形狀浮體的抗浪性。其數(shù)值結果顯示;在典型波浪周期下各形狀浮體裝置功率均是先增加后減小,膠囊體具有最大的功率,隨著波高增加,膠囊體增加幅度最大,圓柱體具有最好的抗浪性。
[Abstract]:Wave energy is considered one of the most promising renewable energy sources. As a wire-absorbing wave energy generator, the multi-node floating wave energy conversion device has higher wave energy capture efficiency and larger single machine power than the point absorption wave energy generator, which has more advantages in large-scale power generation. In this paper, the hydrodynamic characteristics of floating body of a multi-node floating wave power generation device are studied. The emphasis is given to the case of short period and high wavelet wave suitable for the Bohai Sea related waters. The effect of the geometric shape of floating body (cuboid, cylinder, elliptical cylinder, capsule) on the motion and energy response of the device was analyzed by simulation. On the basis of the first order linear wave, the wave-making function is given. The wave with different period and wave height is established by CFD software, the moment of inertia of each shape floating body is calculated, the simulation of each shape single floating body is carried out, and the different periods are analyzed. The law of sagging, pitching motion, and the force under the wave height. In this paper, the control equation of pitching and sagging motion of the device is derived. Considering the PTO damping, the motion response of the double floating body device under the first order linear wave is simulated by using the method of time domain analysis, and the wave force of the floating body with different geometric shapes in the wave is obtained. The influence of wave period, wave height and draught on the relative pitching motion of floating body is analyzed. Based on the energy capture device model of three floats, the variation law of pitching angle of each shape floating body is analyzed by numerical simulation considering hinge constraint and hydraulic cylinder damping, and the calculation formula of capture power of three floating body device is deduced. Under the constant PTO damping, the variation law of pitching angle of each shape floating body is analyzed. The effects of wave period, wave height and draught parameters on the energy capture power of the device are studied, and the wave resistance of the floating bodies with different shapes is compared. The numerical results show that the power of each shape floating body increases first and then decreases under the typical wave period, and the capsule has the maximum power. With the increase of wave height, the amplitude of the increase of the capsule is the largest, and the cylinder has the best wave resistance.
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P743.2

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