组合型振荡浮子波能发电装置液压系统研究

发布时间：2017-09-02 06:00

  本文关键词：组合型振荡浮子波能发电装置液压系统研究

  更多相关文章： 振荡浮子 液压系统 压降 仿真模拟 物理模型实验

【摘要】：如今是人类的视野聚焦海洋的世纪,也是国家以海图强的世纪。占地球三分之二表面积的海洋蕴藏了巨大的能量,开发利用海洋能已成为热点和焦点。波浪能以其储量大,分布广,获取方式多样等优势成为最有发展前景的海洋能源之一。振荡浮子式波浪能发电装置具有较强的适用性、较高的转换率及灵活的布放性,成为波浪能研究的热点。浮子选型、支撑结构、深水锚固等研究已取得一定成果,但能量转换的液压系统仍存在优化空间。本文对液压传递作为能量转换装置系统进行研究,对液压反力进行计算,主要内容如下：(1)研究液压系统中各元件对液压油产生的压降及对活塞杆提供的阻力,获取液压阻力表达式。(2)利用物理网格法和三维数值模拟,对浮子运动方程和液压阻力表达式中非线性项做出分析。(3)以海试样机为目标,通过物理模型试验,分析数值模拟并提出液压优化策略。本文分析得到液压反力与浮子运动存在一种反馈关系,无法分离研究,二者表达式具有连带关系。对液压系统进行研究,求得液压反力表达式后,带入浮子运动方程中便可解得浮子位移函数。通过能量转换装置求解出的液压反力与浮子速度、加速度、马达输出功率及所选元件参数均有关系。忽略转动惯量后可不计加速度影响。在利用数模仿真进行分析发现,无论浮子有无负载,后排浮子的随波性要比前排浮子好很多。表明后排浮子的液压反力、水动力变化较为稳定。在利用物模数据进行检验时发现,液压缸所产生的阻尼对浮子的运动及其功率输出存在一定程度的影响。本文综合运用理论分析、数值仿真、物模实验,系统分析了组合型振荡浮子的能量转换装置。为液压元件的选择、马达和电机匹配提供了参考依据。
【关键词】：振荡浮子 液压系统 压降 仿真模拟 物理模型实验
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM612;TH137
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 前言11-20
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 波浪能利用关键技术12-18
• 1.2.1 波浪运动描述12-13
• 1.2.2 能量捕获装置13
• 1.2.3 能量转换装置13-18
• 1.3 液压系统应用18
• 1.3.1 振荡浮子装置构成18
• 1.3.2 液压系统在PTO的运用18
• 1.4 本文研究内容18-19
• 1.4.1 课题来源18
• 1.4.2 研究依据18-19
• 1.4.3 拟解决的问题与方法19
• 1.5 本章小结19-20
• 2 液压元件20-34
• 2.1 液压缸20-25
• 2.1.1 液压缸的选取20
• 2.1.2 理论分析及数学模型20-25
• 2.2 管系25-26
• 2.3 液压控制阀26-30
• 2.3.1 单向阀27
• 2.3.2 换向阀27-28
• 2.3.3 球阀28
• 2.3.4 调速阀28-29
• 2.3.5 阀体压降计算29-30
• 2.4 液压马达和发电机30-33
• 2.4.1 液压马达30-31
• 2.4.2 发电机31-32
• 2.4.3 液-电关系32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 阻尼的表达34-41
• 3.1 阻尼系数的来源34
• 3.2 理论分析与模型建立34-38
• 3.2.1 Morsion方程的使用34-35
• 3.2.2 分离法研究液压油35-36
• 3.2.3 阻力计算36-38
• 3.3 阻尼表达式38-40
• 3.3.1 表达式建立38-39
• 3.3.2 相关假设与高阶项处理39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 数值仿真与模型验证41-76
• 4.1 理论验证41-54
• 4.1.1 Matlab SimHydraulics功能及原理41-44
• 4.1.2 仿真模拟与分析44-54
• 4.2 运动模拟与检验54-68
• 4.2.1 FLOW-3D应运及原理54-56
• 4.2.2 方案实施与分析56-68
• 4.3 数值计算68-74
• 4.3.1 液压缸仿真与分析68-71
• 4.3.2 PTO仿真与分析71-74
• 4.4 本章小结74-76
• 5 结论与展望76-78
• 5.1 结论76-77
• 5.2 创新点77
• 5.3 展望77-78
• 参考文献78-81
• 致谢81-82
• 个人简历82
• 攻读学位期间参与项目82
• 攻读学位期间所获成果82

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本文编号：776772