海蛇式波能转换装置发电功率参数的数值模拟研究
本文选题:多浮体 + 铰链接 ; 参考:《大连理工大学》2015年硕士论文
【摘要】:海洋波浪能是一种可再生能源并且不会污染环境,世界上很多国家都开始关注这种新型能源,在过去的几十年里开展了大量的研究,并且取得了很多突破性进展。到目前为止,世界上出现了很多种不同类型的波能转换装置,其中一些波能转换装置已经实现了商业化。本研究中的海蛇式波能转换装置设置在深海海域,波浪运动会带动相邻浮体之间发生相对转动,浮体之间的相对转动带动铰链处液压系统运动,再通过电能转换装置将电能传送到储能装置。海蛇式波能转换装置主要优势体现在:结构比较简单,波浪能转换效率高,在恶劣海洋环境下适应性比较好,产生的电能比较稳定。本研究将海蛇式波能转换装置简化为五个相同圆柱体铰接模型,这样就将问题转化为波浪与多浮体相互作用问题。本研究以线性势流理论为基础,运用了高阶边界元的方法,在频域范围内进行数值研究,采用了总模态方法,在结构运动方程中引入了约束矩阵[D],使多浮体系统的运动方程可以简化为统一的形式。为了获得更大的结构总功率,本文研究了铰接点处铰接刚度、铰接阻尼、结构吃水深度对结构运动响应以及结构总功率的影响。主要包括以下几个方面:(1)对铰接点处铰接刚度对波能转换装置的运动响应以及总功率的影响进行了数值研究,通过对比分析得到研究模型铰接点处铰接刚度的合理取值范围。(2)对铰接点处铰接阻尼对波能转换装置的运动响应以及总功率的影响进行了数值研究,通过对比分析得到研究模型铰接点处铰接阻尼的合理取值范围。(3)对结构吃水深度对波能转换装置的运动响应以及总功率的影响进行了数值研究,通过对比分析得到研究模型吃水深度的合理取值范围。
[Abstract]:Ocean wave energy is a kind of renewable energy and will not pollute the environment. Many countries all over the world have begun to pay attention to this new energy. In the past few decades, a lot of research has been carried out, and many breakthroughs have been made. So far, many different types of wave energy converters have emerged in the world, some of which have been commercialized. In this study, the sea snake type wave energy conversion device is set up in the deep sea area, the wave sports drive the relative rotation between adjacent floating bodies, and the relative rotation between floating bodies drives the hydraulic system movement at the hinge. Then the electric energy is transferred to the energy storage device through the power conversion device. The main advantages of sea snake type wave energy conversion device are that the structure is simple, the wave energy conversion efficiency is high, the adaptability is better in the harsh marine environment, and the electric energy generated is relatively stable. In this study, the sea snake type wave energy conversion device is simplified into five identical cylindrical hinge models, so that the problem is transformed into the interaction between waves and floating bodies. Based on the theory of linear potential flow, the method of high order boundary element is used to carry out numerical research in frequency domain, and the total mode method is adopted. The constraint matrix [D] is introduced into the structural equations of motion, which simplifies the equations of motion of multi-floating bodies into a unified form. In order to obtain greater total structure power, the effects of hinge stiffness, hinge damping, structural draught depth on the structural motion response and the total power of the structure are studied in this paper. This paper mainly includes the following aspects: 1) the effects of hinge stiffness on the motion response and total power of the joint point are studied numerically. Through comparative analysis, the reasonable value range of hinge stiffness at the hinge of the model is obtained. (2) the effect of hinge damping on the kinematic response and the total power of the transponder is studied numerically. Through comparative analysis, the reasonable range of hinge damping at the hinge of the model is obtained. The influence of the draught depth on the motion response and the total power of the wave-energy converter is studied numerically. The reasonable range of the draft depth of the study model is obtained by comparison and analysis.
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:P743.2
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,本文编号:1816407
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