振荡浮子入水冲击机理及其抑制方法的研究

发布时间：2017-12-31 09:28

本文关键词：振荡浮子入水冲击机理及其抑制方法的研究　出处：《集美大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着世界能源危机的到来,人类开始重视研究开发新能源。海洋能作为一种可再生能源,具有蕴藏量大,成本低,无污染等特点。波浪能作为海洋能的一种,是国内外研究开发的热点之一。浮子作为波浪能发电装置中常见的采能元件,经常以功率吸收最大化为优化目标,而忽略了其入水冲击因素。在浮子工作过程中,由于某些原因,浮子会离开水面,当再次入水时,会形成入水冲击。入水冲击会造成浮子塑性变形和疲劳破坏,对其工作性能和寿命有很大影响,对此本文研究入水冲击机理,提出减小入水冲击的措施,从而为延长浮子的寿命提供理论依据。基于以上研究目的,本文首先回顾了国内外研究浮子入水问题的进展,然后基于CFD软件Fluent,针对不同形状浮子进行了模拟和实验研究。在模拟中,考虑了斜升角分别为30°、45°和60°的锥形浮子,纵横比c分别为1/3、2/3、1、4/3、5/3的椭球形浮子,以及柱形浮子。在实验中,分别对斜升角为45°锥形浮子、半球形浮子和柱形浮子进行了静水入水冲击试验。实验数据与模拟数据吻合的较好,验证了模拟的有效性。最后根据空气垫效应的作用,提出抑制入水冲击的方法。通过分析不同形状浮子在入水过程中,压力分布的时空变化以及加速度随时间的变化,得出结论:(1)浮子在入水过程中,浮子底部是受到冲击最强烈的区域。(2)浮子底部受到的压力峰值在入水后会向两侧转移,并且转移过程中压力峰值的值会发生变化。(3)锥形浮子的压力峰值出现时刻与加速度峰值出现时刻之间的间隔随着斜升角的增大而增大。(4)不同形状的浮子在入水过程中,空气垫效应的影响强度是不同的,由弱到强的顺序为:锥形浮子、椭球形浮子、柱形浮子。本文的创新点:(1)考虑空气垫效应,利用数值模拟和实验手段,对每种浮子入水的冲击载荷、冲击压力的时空分布进行了分析研究,同时在不同类型浮子之间进行了横向比较。(2)利用空气垫效应的缓冲作用,提出抑制浮子入水冲击的方法。
[Abstract]:In this paper , the impact strength of the float in the process of water intake is analyzed and studied by means of numerical simulation and experimental means .

【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P743.2

【参考文献】