波能推进型无人双体观测艇的水动力性能研究

发布时间：2020-07-12 17:26

【摘要】：波浪能作为最有利用价值的可持续再生能源之一,早已经成为众多学者关注的焦点。自“十二五”规划提出大力发展海洋科学,积极开采海洋能源,缓解陆地资源总量日渐减少的矛盾,如何更好地实地环境勘探,如何加快研发清洁能源的利用设备,如何提高波浪能利用效率等等的问题都引发了我们的深思。本文设计的波能推进型无人双体艇观测艇系统,是一种既能结合波浪能利用,又能进行海洋数据采集监测的多功能新型艇。其一方面要满足观测艇在海况较差的远海海域实施独立工作,另一方面要在有限的负载上,尽可能利用外界的能量增大续航能力。我们选取了具有两个细长片体的双体船型,并在艇体首、尾各加装两个对称的摆动式水翼。本文对上述设计方案的无人观测艇的水动力特性进行研究,主要分为三大部分:一是无人观测艇静水阻力性能研究;二是无人艇观测系统运动响应三维频域分析;三是无人观测艇系统中水翼运动特性分析。首先以1:1的船模拖曳水池试验测量的阻力为依据;分别采用了1957ITTC阻力公式及Taylor-Gertler方法,对无人观测艇的静水阻力进行近似预估;再采用CFD数值水池建模,模拟船体周围流场的方法,对比三种方法得到公式估算与数值模拟的结果相比试验结果均偏小;于是对片体间距K=∞、K=0.4125m及K=0.825m的数值模型进行计算阻力对比,发现片体间距相互干扰确实对阻力计算值产生一定的影响。其次分别对有无加装水翼的无人艇观测系统在波浪中六个自由度的附加质量、阻尼系数及运动响应幅值算子(RAOs)进行了对比。水翼的加装对纵荡、纵摇及垂荡三个方向上的附加质量和RAOs影响较大,而对辐射阻尼影响较小。接着由前边得到的RAOs计算出首、尾水翼在不同航速、不同周期下的垂荡及纵摇方向的运动响应。最后再运用FLUENT软件的动网格技术,对首部水翼在不同波浪周期中的运动变化进行模拟,针对水翼在波浪中的推力性能及吸收波能的效率进行了分析。得到了不同航速,不同周期情况下的推力曲线及效率曲线。成功模拟了首、尾水翼同时运动的情况,分析水翼间的推力变化及效率变化。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.1;U674.8
【图文】：

巨鲸号”（如图 1-1），长为 50 米、宽为 30 米、高水试验，为期两年。“巨鲸号”不但是能够提供能养殖环境的功能，其在全球首次使用了“韦尔斯水意义[7]。同一时刻，日本学者研究出了可为风力资型波浪发电装备。

、100W 的小型振荡水柱发电装置已经迈向市沿海地区，甚至销往英国和日本等地。广州柱装置，又于在广东汕尾市 2005 年建造完成站[10][11]，如图 1-2 所示。

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【参考文献】

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本文编号：2752277