浮子式海浪发电机优化设计及性能仿真

发布时间：2020-07-16 08:51

【摘要】：随着社会的进步,能源由于短缺和污染的问题已经不能满足人类的需求和社会的发展,新型无污染的可再生能源的开发应用势在必行。海洋中蕴含着大量清洁可在生能源,其中海浪能最为丰富,利用海洋的波浪能进行发电是当前开发海洋能源的重要方式之一。本文根据当前国内外海浪发电装置研究的现状,设计了以将变化的海浪输入转化为恒定角速度输出为目标并且能够直接并网的双浮子式海浪发电机。本装置利用机械传动系统将海浪能转化为机械能再经同步发电机转化为电能。本文主要的研究内容包含以下几个方面:首先,对本浮子式海浪发电机的总体设计方案进行介绍,本装置主要包括:换向齿轮箱,并车机构,增速机构,液力调速机构以及同步发电机。其中换向齿轮箱将上下运动的海浪运动转化为单一方向的转动;利用液力调速机构将变化的海浪输入经调速系统后使输出角速度在某一值上下很小范围的波动甚至能够实现恒定;将调速后的输出角速度直接连接同步发电机,使发电机能够输出国家规定并网的频率。其次,对发电装置进行动力学仿真分析。分别建立基于两自由度刚性构件系统动力学仿真模型和传动系统多自由度扭转振动模型。在两个模型下分别进行主要构件的运动仿真分析并进行对比,再对系统运动有影响的参数进行仿真,得出各个影响参数的影响效果。基于上述模型对本海浪发电机的效率以及功率进行仿真分析。再次,基于动力学对系统进行优化。通过上述分析出的一些参数对系统输出运动的影响,以海浪发电机输出轴平均角速度与并网所需输入同步发电机角速度的差最小和海浪发电机运动稳定后最大最小角速度差值的最小为优化目标,利用MATLAB遗传学算法对系统进行优化分析。最后,对浮子臂进行基于ANSYS静力学分析以及横向振动分析。由于浮子以及浮子臂是系统主要的吸收能量的结构,浮子臂也是主要承受海浪力的部件,所以对浮子臂进行横向振动研究,计算浮子臂的固有频率以及响应特性。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P743.2;TM31
【图文】：

波浪发电,收缩波,水库,波道

图 1-2 点头鸭式波浪发电装置波道式海浪发电装置-3 所示，收缩波道式海浪发电装置是以波浪聚集理论为基础的超出水平面的水库和一个逐步缩小的波道组成该种装置。海于水平面的水库，到达水库的海浪因为势能的原因带动水轮了波浪能转换为电能的过程[36]。收缩波道水库海水

示意图,示意图,波浪

图 2-7 工作支撑示意图要采用槽钢，平台的主要连接为焊接和铆接。由于该设可少的会受到侵蚀，所以需要很好的防护装置。在设备，并给设备配置防护罩，以便维修。力分析及浮子形状的优化岸各地海洋的基本海况的海浪，大多以风浪为主要的混杂型波浪，波浪的特征同时地理位置和天气变化对一些区域的海波形式也会造海岸线的波浪的遍布更是繁杂[53-55]。和周期是两个可以测量的特征，在我国沿海岸波浪高的总布是南边地区大、北边地区小，南沿海岸主要时粤东与西，各个沿岸的平均每年波浪的周期分布为：渤海波浪周期

遗传学,算法流程图

取值范围进行约束。这些约束条件在一定意义上是对优化设，并且对最后的优化结果也有很大的影响。在本装置中主要束：对增速系统传动比系数的大小进行约束，约束条件为算法AB 是由 Math-Works 公司研发的一款科学应用技术软件，拥有工具箱都是由特定领域的专家开发的，用户能够直接运用工样的方式而省略了自己编代码环节。在这些工具箱中包括 19些模块可用于解决包括非线性优化，多目标规划，有约束的规划，极小化极大化，最小二乘法最优化，二次规划，遗传就是用其中的遗传优化算法进行优化[61-63]。如下图 4-1 为遗传 (2)0.67(1)1.5GiGi

【参考文献】