摆动叶片式波浪能发电装置的水动力性能研究

发布时间：2021-05-11 19:55

　　在如今的能源消费结构中,传统能源比重过高,按目前的能源消费结构持续消耗,未来势必会出现能源短缺的现象。同时,传统能源的过度开发使用会导致生态环境的恶化,能源安全和生态环境的问题受到越来越多的人关注。波浪能是现阶段海洋能中最具有开发潜力的能源形式,开展波浪能源利用研究对于缓解能源短缺和改善生态环境具有重要意义。摆动叶片式波浪能发电装置具有结构简单、双行程做功的特点,对其进行研究开发就必须进行水动力性能研究,开展摆动叶片式波浪能发电装置的水动力性能研究,有利于提升装置的发电能力和俘获宽度比,是促进装置应用不可忽缺的环节。本文主要的研究工作包括:首先,阐述了装置的组成和其能量转换工作的原理,基于线性波理论对装置进行理论分析,利用波浪力学分析出叶片上波浪诱导载荷构成,分别计算出波浪作用在叶片上的惯性力和拖拽力,并对波浪作用在传动轴上的波浪载荷进行了计算,推导出叶片俘获波浪能的俘获宽度比公式。其次,利用有限元方法建立了数值波浪水池,通过发电装置和数值波浪耦合的方法,研究波浪参数和装置参数对装置水动力性能的影响。研究表明:波高增加装置的水动力性能提高;周期和摆角参数对装置性能影响较大,过大或过小都... 

【文章来源】：宁波大学浙江省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
        1.1.1 课题研究的背景
        1.1.2 课题研究的意义
    1.2 波浪能发电技术研究现状
        1.2.1 波浪能发电原理
        1.2.2 波浪能发电技术
    1.3 摆式波浪能发电装置水动力性能研究现状
        1.3.1 悬挂摆式装置水动力性能研究现状
        1.3.2 浮力摆式装置水动力性能研究现状
        1.3.3 漂浮摆式装置水动力性能研究现状
    1.4 论文的主要研究内容
2 摆动叶片式波浪能发电装置的理论分析
    2.1 装置的组成及其工作原理
    2.2 线性波求解
    2.3 线性波作用下摆动叶片上的波浪力
        2.3.1 惯性力计算
        2.3.2 拖拽力计算
    2.4 传动轴上波浪力载荷计算
    2.5 装置的俘获宽度比
    2.6 本章小结
3 仿真模型建立和数值模拟
    3.1 三维模型建立
        3.1.1 装置模型
        3.1.2 数值水池模型
    3.2 网格划分
    3.3 数值波浪水池的建立
        3.3.1 控制方程
        3.3.2 数值波浪模拟
    3.4 基于Fluent的仿真分析
    3.5 本章小结
4 装置的水动力性能分析
    4.1 波浪参数对装置水动力性能的影响
        4.1.1 波高对装置水动力性能的影响
        4.1.2 周期对装置水动力性能的影响
    4.2 装置参数对装置水动力性能的影响
        4.2.1 摆角对装置水动力性能的影响
        4.2.2 摆叶尺寸对装置水动力性能的影响
        4.2.3 浸没水深对装置水动力性能的影响
    4.3 本章小结
5 试验分析
    5.1 相似准则
    5.2 试验装置
    5.3 试验内容与过程
        5.3.1 试验内容
        5.3.2 试验过程
    5.4 试验结果分析
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]波浪能发电装置的性能分析及综合评价[J]. 谢典,顾煜炯,余志文,余裕璞,耿直.  水力发电学报. 2017(08)
[2]波浪能研究发展概况[J]. 李琳娜,史宏达,董晓晨.  中国水运(下半月). 2017(07)
[3]振荡浮子波能发电装置浮子运动性能的试验研究[J]. 史宏达,曲娜,曹飞飞,韩桂萍.  中国海洋大学学报(自然科学版). 2017(06)
[4]悬挂摆式波能发电装置聚波口的优化设计[J]. 訚耀保,张阳.  中国工程机械学报. 2016(05)
[5]浮力摆式波浪能发电装置结构设计与强度优化[J]. 李蒙,李雪临,王兵振,段云棋.  海洋技术学报. 2016(05)
[6]浮力摆式波浪能发电装置试验系统研究[J]. 鲍经纬,林勇刚,刘宏伟,李伟,张大海,周宏宾.  太阳能学报. 2016(05)
[7]浮力摆式波浪能发电装置水动力性能优化研究[J]. 李雪临,王项南,王兵振,张中华,李蒙,黄勇,夏增艳.  太阳能学报. 2016(05)
[8]石油开采区域生态环境质量综合评价研究[J]. 韩秀艳,孙涛.  环境科学与管理. 2016(04)
[9]摆动叶片式波浪能发电装置在船舶上的应用研究[J]. 李保,李国富,刘剑,杨少增,应小刚.  水资源与水工程学报. 2015(06)
[10]An Experimental Study on A Trapezoidal Pendulum Wave Energy Converter in Regular Waves[J]. 王冬姣,邱守强,叶家玮.  China Ocean Engineering. 2015(04)

博士论文
[1]浮力摆式波浪能装置的水动力性能研究[D]. 赵海涛.浙江大学 2012
[2]煤炭开采的生态补偿机制研究[D]. 王辉.中国矿业大学 2012

硕士论文
[1]小型摆锤式波浪发电系统的研发[D]. 王鹏.大连海事大学 2016
[2]海南清水湾地区风和波浪要素特征分析[D]. 周毅.中国海洋大学 2014
[3]浮体绳轮波浪发电装置传动系统研究[D]. 商圣勇.山东大学 2013



本文编号：3182012