浮体绳轮波浪发电装置系泊系统研究

发布时间：2017-10-07 00:17

  本文关键词：浮体绳轮波浪发电装置系泊系统研究

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【摘要】：近年来,全世界面临化石能源枯竭和环境污染双重压力,各个国家都把新能源的开发利用放到发展的首要位置。波浪能作为一种新型可再生资源,具有能量密度高、分布范围广、清洁无污染等优点。浮体绳轮波浪发电装置是一种新型振荡浮子式波浪发电装置,具有体积小、成本低、投放简单、易于维护和发电效率高等优点。本论文课题就是依托于国家可再生能源专项资金资助项目“浮体绳轮波浪发电技术研究与试验”。本文重点研究浮体绳轮波浪发电装置的系泊方案,从系泊方案的理论分析、初步设计、软件仿真以及布放试验四个方面,对浮体绳轮波浪发电装置系泊方案进行了设计研究。本文研究的内容如下：第一,介绍浮体绳轮波浪发电装置的工作原理,研究了系泊系统的种类以及国内外波浪发电装置的系泊方案。最终根据浮体绳轮波浪发电装置的原理,初步选择了悬链线式系泊方式。第二,提出悬链线系泊方案对浮体绳轮波浪发电效率没有影响,并进行了理论分析和仿真验证。最终通过理论计算和仿真分析验证了悬链线系泊方式的可行性。第三,研究了浮体在一定海况下所受到的载荷类型,并对浮体载荷进行了理论计算和软件仿真,为下一步进行系泊系统的设计提供数据基础。第四,对系泊方案进行初步设计。首先,借助悬链线方程分析对比锚链系泊、钢丝绳系泊和组合式系泊三种方案的特点,根据海试地点的海况分析选择合适的系留索,通过分析最终选择纯锚链作为最终的系留索。根据设计海况计算浮体所受到的风、浪、流载荷,根据载荷大小初步选择系泊锚链的规格参数。其次,借助AQWA软件进行布置方案的设计选用,包括锚链的数量以及锚链布置角度,经过分析发现单纯通过增加锚链数量并不一定增大系泊系统抗风浪等级,合理布置锚链角度同样能增大系泊系统抗风浪等级。再次,根据锚链的张力进行锚的设计选用。最后,通过海试验证浮体绳轮波浪发电系泊方案的可行性。第五,解决极端海况发电装置安全性问题。首先,提出通过采取升降浮体来解决浮体在极端海况下的安全问题。其次,设计了两种不同原理的浮体升降方案,并对两种方案进行分析比较,最终确定浮体升降方案。最后,通过模型试验验证浮体升降方案的可行性。
【关键词】：波浪发电 浮体绳轮 悬链线系泊 升降浮体 AQWA
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM612
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 课题背景以及研究的目的和意义12-15
• 1.1.1 课题背景12-14
• 1.1.2 课题研究的目的和意义14-15
• 1.2 波浪能发电装置系泊系统的发展现状15-25
• 1.2.1 国外波浪能发电装置系泊系统的发展现状15-23
• 1.2.2 国内波浪能发电装置系泊系统的发展现状23-25
• 1.3 本文主要研究内容25-26
• 第2章 悬链线系泊对浮体发电效率的影响26-44
• 2.1 引言26
• 2.2 浮体波浪力分析26-29
• 2.3 自由浮体对海浪激励的垂荡响应29-34
• 2.3.1 附连水质量计算29-30
• 2.3.2 浮体湿固有频率30-31
• 2.3.3 浮体在简谐波中的垂荡响应31-34
• 2.4 基于Matlab的浮体垂荡响应仿真34-36
• 2.5 基于AQWA的浮体垂荡响应仿真36-42
• 2.5.1 基于AQWA的自由浮体垂荡响应仿真37-40
• 2.5.2 基于AQWA的悬链线系泊浮体垂荡响应仿真40-41
• 2.5.3 AQWA仿真结果对比分析41-42
• 2.6 本章小结42-44
• 第3章 浮体环境载荷计算分析44-54
• 3.1 引言44
• 3.2 风载荷44-46
• 3.3 流载荷46-47
• 3.4 波浪载荷47-53
• 3.4.1 波浪载荷计算方法47
• 3.4.2 浮体一阶波浪载荷计算47-52
• 3.4.2.1 莫里森方程47-49
• 3.4.2.2 线性波作用于圆柱体上的水平波浪力49-51
• 3.4.2.3 线性波作用于浮体上的水平波浪力51-52
• 3.4.3 浮体二阶平均波浪漂移力52-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第4章 系泊系统初步设计54-80
• 4.1 引言54
• 4.2 锚链设计选用54-64
• 4.2.1 悬链线系泊锚泊线组成54-56
• 4.2.2 锚链和钢丝绳系泊性能比较56
• 4.2.3 悬链线方程推导56-60
• 4.2.4 全锚链设计选用60-62
• 4.2.5 组合式锚索设计选用62-64
• 4.3 系泊系统布置方案选用64-77
• 4.3.1 方案一65-73
• 4.3.2 方案二73-77
• 4.3.3 系泊布置方案确定77
• 4.4 锚的设计选用77-79
• 4.5 本章小结79-80
• 第5章 升降浮体设计与试验80-88
• 5.1 引言80
• 5.2 升降浮体结构设计80-84
• 5.2.1 升降浮体方案一81-82
• 5.2.2 升降浮体方案二82-83
• 5.2.3 方案对比总结83-84
• 5.3 升降浮体模型试验84-87
• 5.3.1 浮体模型的制造与执行机构选型84-86
• 5.3.2 控制程序的设计86-87
• 5.4 本章小结87-88
• 第6章 总结与展望88-90
• 6.1 总结88-89
• 6.2 展望89-90
• 参考文献90-94
• 致谢94-95
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目95-96
• 学位论文评阅及答辩情况表96

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 胡毅;胡紫剑;刘元丹;刘敬喜;;基于AQWA的大型LNG船码头系泊分析[J];舰船科学技术;2012年02期

2 肖宇维;孙树民;;基于AQWA的轻型张力腿平台型式研究[J];科学技术与工程;2012年33期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张大海;浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究[D];浙江大学;2011年

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本文编号：985845