振荡水柱气室驱动压电发电系统仿真分析

发布时间：2023-03-11 08:40

　　海洋能是分布最广的一种可再生能源,波浪能是其最常见的可利用的能量形式。目前应用最为广泛的波能转换装置为振荡水柱(OWC)波能转换器,研究振荡水柱波能转换装置的气室结构及发电形式对提高波浪能的转换效率具有重要意义。本文将振荡水柱气室与压电片结合建立一种新型振荡水柱波能转换装置,对振荡水柱气室水槽的波能收集和圆形结构压电片发电规律分别进行研究。采用线性波浪理论结合计算流体动力学分析(CFD)模拟造波消波,利用ICEM CFD软件实现结构化网格与非结构网格结合划分气室水槽模型,借助FLUENT软件的VOF模型及分相流体模拟技术追踪检测气室水槽水动力特性,整合阐明振荡水柱气室水槽波能产生收集过程及方法;从压电本构方程入手根据压电片约束情况结合四类压电方程选择压电边界条件方程,应用APDL自定义指令功能编写建模及划分网格指令,选择压电材料模型进行压电耦合仿真,在边缘固定的圆形压电片中心和底面分别施加集中力和变载压力研究压电片发电特性;在三维仿真下通过结合振荡水柱气室和圆形压电片设计一种基于压电效应的振荡水柱波能发电装置,应用FLUENT和APDL分别对气室底部引浪结构和压电片结构进行优化仿真得到...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 波浪能发电装置型
    1.3 振荡水柱技术研究现状
    1.4 压电发电技术研究现状
    1.5 本文主要研究内容
2 数值波浪水槽模拟
    2.1 造波基础理论
    2.2 消波理论
    2.3 振荡水柱气室参数选定
    2.4 气室水槽模型的建立及网格分
    2.5 气室水槽模型仿真设置
    2.6 气室水槽模型仿真分析
    2.7 本章小结
3 压电模拟仿真分析
    3.1 压电材料的应用
    3.2 压电效应原理
    3.3 压电发电理论
    3.4 压电发电模拟建模
    3.5 压电发电仿真分析
    3.6 本章小结
4 振荡水柱气室驱动压电发电特性分析
    4.1 气室结构优化仿真分析
    4.2 压电片参数优化仿真分析
    4.3 振荡水柱气室驱动压电发电特性分析
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读硕士期间主要成果
学位论文数据集



本文编号：3759554