液压点式海浪换能器在海浪中的运动及输出功率研究

发布时间：2020-03-26 21:42

【摘要】：随着陆地矿物能源的日渐枯竭，人类将目光转向了辽阔的海洋。波浪能是一种蕴含量大、可再生的清洁能源，而我国拥有广袤的海洋国土面积，故开发一种实用可靠，廉价高效的液压点式波浪能发电装置，具有巨大的应用前景和现实意义。基于线性波浪理论，求解边界条件下的波浪流场势函数的线性解，得到了波浪频率和波数之间的色散关系；然后基于Froude-Krylov假定，求出点式海浪换能器的浮体在线性波浪下的受力和运动特性；最后建立浮体对波浪能量吸收效率的数学模型，求得液压点式海浪换能器能量拾取装置对波浪能利用率。为了进一步验证直立圆柱浮体在波浪中的受力特性，利用FLUENT建立二维波浪水槽的数值模型，生成二维规则波。模型中的造波方式采用仿物理推板造波法，利用UDF函数使造波板以正弦规律运动；在二维水槽的末端，以添加阻尼源项的方式来实现消波。对比同一造波频率下，造波板运动幅值对波浪特性的影响，并分析了波浪沿传播方向的衰减特性。基于FLUENT建立直立圆柱浮体的二维轴对称模型，通过使浮体在自由水面附近做小幅受迫运动，来研究直立圆柱浮体在静水中的辐射问题。最后求得了浮体运动的无量纲附加质量和附加阻尼系数，分析其随运动频率的变化规律。为了将液压点式海浪换能器浮体所获得的机械能转换成电能，本文利用AMEsim仿真软件建立了能量转换的液压系统模型。模型中，单向阀组成的整流回路和蓄能器使周期性的液压能量稳定化，推动马达转动，进而带动发电机发电。仿真结果表明，适当提高蓄能器的有效容积并选择合理的预充气压力，有利减小负载的转速波动，提高液压系统能量转换效率。
【图文】：

波能转换装置

图 1-1 “点头鸭”式波能转换装置[5-9]示装置为 Salter 在 1970 年设计的一种波浪能发电装独特。水下长条形摇臂在入射波的推动下绕其轴心产，其顶端类似鸭嘴形状的浮子附近的静压力发生改做往复运动。由于这两部分的运动是在同一入射波的具有相同频率和相位。波浪将压力能传给可动部件，置将压力能转换为电能，，实现发电的功能。该装置的固有频率能够匹配不同的海浪特性，通过外的中心设计成可调节的，从而使发电效率达到最大在规则波的作用下的理想能量转换效率可达到 90%浪是蕴含各种浪谱的不规则波，其效率要低很多。中，“点头鸭”的一些致命的弱点暴露出来了：首先，工作部件全部浸没在海水中，容易腐蚀生锈并附着海；其次，复杂的结构，缺少保护设计也使得它难以在

发电设备,水库,波浪,低水头水轮机

高的蓄能水库和一个减缩形波道，以帮助波浪爬底部较宽，以便于收集较多的波浪[9]。当波浪传断抬高水位，最终进入水库。一般情况下，水库8m。水库底部安装一部低水头水轮机，当水库开机产生电能。其原理如图 1-3 所示。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM612;P743.2

【参考文献】