浮体绳轮波浪能采集装置的研究

发布时间：2017-09-29 11:15

  本文关键词：浮体绳轮波浪能采集装置的研究

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【摘要】：波浪能作为一种海洋可再生能源,由于其蕴藏量大、分布面广、能流密度高日益受到人类社会的重视。浮体绳轮波浪发电技术是一种新型的点吸收波浪发电技术,由于其原理简单,具有发电可靠性好、效率高、成本低的潜在优势。本文基于浮体绳轮波浪能发电技术的工作原理,完成了浮体绳轮波浪能采集装置的结构设计、强度校核、稳性校核,并针对实海况试验中存在的效率问题进行了理论分析,为装置的进一步改进提供了依据。本文具体研究内容如下：(1)分析了不同波浪理论的特点及其适用范围,并根据试验海域实际波浪情况选择线性波作为本文的波浪理论,然后利用线性化自由水面的运动学和动力学边界条件,求解势波运动的控制方程,推导了线性波的速度势、波动压强和波动能量。(2)介绍了浮体绳轮波浪能发电技术的基本工作原理,分析浮体在波浪作用下上升过程中的受力情况,推导了浮体运动方程,建立了浮体绳轮波浪发电效率模型。(3)根据海试区域实际海况,装机容量和发电指标的要求,对波浪能采集装置的浮体进行了结构方案设计、主要尺寸参数设计并应用有限元分析软件ANSYS对浮体吊装和工作时的受力情况进行仿真,校核其强度和刚度。对装置中的关键收绳机构进行设计。并对装置进行了初稳性校核和大倾角稳性计算。(4)提出海试样机的布放方案和海试方案,对样机的可靠性和发电效率进行了测试。针对样机实海况测试中存在的小浪难以发电、大浪发电效率低的问题,对主绳缆进行了水动力学分析,分析计算结果表明：由于弹簧收绳能力弱,在海流作用下主绳缆挠度大,导致样机小浪难以发电、大浪发电效率低。
【关键词】：浮体绳轮 波浪发电 波浪能采集 海况试验
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM612
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景及意义10
• 1.2 国内外波浪能发电装置的研究现状10-15
• 1.2.1 国外波浪能装置的研究现状10-12
• 1.2.2 国内波浪能装置的研究现状12-15
• 1.3 本文主要研究内容及意义15-16
• 第2章 波浪基本理论16-25
• 2.1 波浪理论的分类及适用范围16-17
• 2.2 试验海域波浪理论选择17-18
• 2.3 线性波理论18-24
• 2.3.1 线性波速度势18-21
• 2.3.2 线性波动压强21
• 2.3.3 波动能量21-23
• 2.3.4 深水波23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 浮体绳轮波浪能发电基本原理25-31
• 3.1 浮体绳轮波浪能发电装置工作原理25-26
• 3.2 浮体绳轮波浪能采集装置力学模型26-29
• 3.2.1 建立数学模型26-29
• 3.2.2 发电效率推导29
• 3.3 本章小结29-31
• 第4章 浮体绳轮波浪能采集装置设计31-49
• 4.1 浮体结构设计31-34
• 4.1.1 浮体结构方案设计31-32
• 4.1.2 浮体主要结构尺寸设计32-34
• 4.2 浮体强度校核34-39
• 4.3 收绳机构设计39-43
• 4.4 装置稳定性校核计算43-47
• 4.4.1 重心及浮心计算43-45
• 4.4.2 浮体初稳性计算45-46
• 4.4.3 浮体大倾角稳性计算46-47
• 4.5 本章小结47-49
• 第5章 浮体绳轮波浪能装置实海况试验49-66
• 5.1 浮体绳轮波浪能发电装置海试方案49-53
• 5.1.1 海上布放方案49-51
• 5.1.2 数据采集设备51-52
• 5.1.3 样机可靠性测试方案52-53
• 5.2 实海况试验结果53-57
• 5.2.1 装置可靠性测试结果53-54
• 5.2.2 样机波能发电效率分析54-57
• 5.3 样机平均发电效率影响因素分析57-65
• 5.3.1 简化系统受力模型58-59
• 5.3.2 主绳缆变形分析59-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第6章 总结与展望66-68
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况72-73
• 学位论文评阅及答辩情况表73

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本文编号：941684