世界范圍內(nèi)能源危機(jī)、生態(tài)環(huán)境惡化以及氣候變暖等問題日益嚴(yán)峻,各國(guó)家和地區(qū)在發(fā)展可再生能源問題上達(dá)成普遍共識(shí),覆蓋地球表面積71%的海洋中蘊(yùn)含著豐富的可再生能源,是解決上述問題的重要途徑。近年來,波浪能轉(zhuǎn)換裝置的研究發(fā)展迅速,振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置的技術(shù)相對(duì)成熟,但在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用過程中,同時(shí)面臨提高效率、降低制造成本等問題。本論文結(jié)合我國(guó)可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略以及中國(guó)近海的典型海況,以振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置為基礎(chǔ),研究了各設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)浮子捕能功率、捕能效率的影響規(guī)律,建立了功率輸出預(yù)測(cè)模型,結(jié)合浮子制造成本,建立了多目標(biāo)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),以共振頻域?yàn)榧s束,給出了中國(guó)近海典型海域不同功率等級(jí)的設(shè)計(jì)參考。本論文首先闡述研究背景與意義,介紹波浪能發(fā)電裝置主要分類,對(duì)國(guó)內(nèi)外提高捕能功率的主要途徑進(jìn)行了歸納,對(duì)比研究現(xiàn)狀,闡述振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置的工作原理,結(jié)合研究現(xiàn)狀并提出本論文的研究?jī)?nèi)容。然后,介紹勢(shì)流理論的理論基礎(chǔ)。通過給出控制方程及邊界條件,得到規(guī)則波激勵(lì)下速度勢(shì)與水動(dòng)力系數(shù)的求解結(jié)果,以此為基礎(chǔ)建立浮子垂蕩運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,得到捕能功率頻域模型。基于P-M譜建立中國(guó)近海6個(gè)典型海域模...

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
變量表
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置
    1.3 捕能效率提升策略國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 多自由度捕能機(jī)構(gòu)
        1.3.2 外形尺寸優(yōu)化
        1.3.3 PTO系統(tǒng)優(yōu)化
        1.3.4 WEC多目標(biāo)優(yōu)化
    1.4 研究?jī)?nèi)容
第2章 理論基礎(chǔ)
    2.1 勢(shì)流理論
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 邊界條件
    2.2 速度勢(shì)與水動(dòng)力系數(shù)的求解
    2.3 基于勢(shì)流理論的浮子捕能數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 浮子垂蕩動(dòng)力學(xué)模型
        2.3.2 浮子垂蕩運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
        2.3.3 浮子最大捕能功率頻域模型
    2.4 不規(guī)則波激勵(lì)浮子運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型
        2.4.1 不規(guī)則波波譜描述方法
        2.4.2 不規(guī)則波激勵(lì)下捕能性能評(píng)價(jià)指標(biāo)
        2.4.3 基于P-M譜的中國(guó)近海海域模型建立
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于勢(shì)流理論的浮子捕能特性研究
    3.1 AQWA仿真工作原理
    3.2 基于勢(shì)流理論的浮子幾何形狀研究
        3.2.1 仿真計(jì)算結(jié)果有效性驗(yàn)證
        3.2.2 浮子不同幾何外形對(duì)捕能功率影響頻域分析
        3.2.3 中國(guó)近海海域錐型浮子捕能功率時(shí)域分析
    3.3 基于勢(shì)流理論的PTO阻尼研究
        3.3.1 PTO阻尼對(duì)捕能功率影響頻域分析
        3.3.2 PTO阻尼對(duì)捕能功率影響時(shí)域分析
    3.4 基于勢(shì)流理論的浮子尺寸參數(shù)研究
        3.4.1 吃水深度對(duì)捕能影響頻域分析
        3.4.2 浮子半徑對(duì)捕能特性影響頻域分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的功率預(yù)測(cè)模型
    4.1 代理模型技術(shù)
        4.1.1 響應(yīng)曲面法
        4.1.2 克里金法
        4.1.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法
    4.2 樣本庫的構(gòu)建
        4.2.1 設(shè)計(jì)變量的選取
        4.2.2 采樣方法及采樣數(shù)目
        4.2.3 樣本庫的建立
    4.3 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的捕能功率模型的建立
        4.3.1 基于LM算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理
        4.3.2 功率預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練
        4.3.3 捕能功率預(yù)測(cè)模型精度評(píng)價(jià)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于NSGA-Ⅱ算法的浮子捕能多目標(biāo)優(yōu)化
    5.1 多目標(biāo)優(yōu)化算法介紹
    5.2 多目標(biāo)優(yōu)化模型的建立
        5.2.1 變量范圍
        5.2.2 目標(biāo)函數(shù)
    5.3 多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果及分析
        5.3.1 捕能功率-浮子排水量?jī)?yōu)化結(jié)果
        5.3.2 捕能功率-浮子表面積優(yōu)化結(jié)果
        5.3.3 捕能功率-浮子排水量-浮子表面積優(yōu)化結(jié)果
        5.3.4 考慮共振頻率的排水量-捕能功率優(yōu)化結(jié)果
        5.3.5 不同海域捕能功率優(yōu)化解的驗(yàn)證
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 研究展望
攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果
致謝
參考文獻(xiàn)
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表



本文編號(hào)：3843947