裂缝对OWC装置耐久性和受力性能的影响及概念性结构优化设计

发布时间：2020-04-21 23:33

【摘要】：Oscillating Water Column(OWC,振荡水柱)波能发电装置由于其稳定性好,主要发电设备不直接与海水接触等优势,得到了学术界的极大关注,目前的研究热点主要集中在提高波能转化效率以及得到稳定持续电流等技术领域,相较而言,针对海洋环境下混凝土制OWC携裂缝工作状态的相关研究涉及不多,本课题正是基于上述情况,以振荡水柱波能发电装为研究对象展开了一些探索性研究。本文根据OWC波能发电装置的工作环境以及受力状态,通过对携裂缝混凝土试件的干湿循环和全浸泡试验,考察了海洋环境下混凝土试块的氯离子扩散规律、以及试件抗压和抗剪强度的变化特点。得到以下结论:在实验室给出的所有条件下,氯离子含量随距试件表面距离的增加呈现下降趋势,当下降到一定深度后,氯离子含量趋于稳定;混凝土中自由氯离子含量与裂缝宽度成正比。本文设计了一种试验辅助工具,能够简单方便的对试块抗剪强度进行定性分析。实验结果表明,尽管干湿循环和完全浸泡两种环境均会对携裂纹的混凝土试块受力性能带来负面影响,但其影响程度并不均衡,试块的抗剪强度对于构件是否携带裂纹这一前提条件表现的更为敏感。干湿循环对混凝土抗压强度、抗剪强度衰减的影响要大于全浸泡,由于OWC气室内部水面变化区的前墙长期处于干湿循环状态,而该区域下部结构则持续与外界水体接触(类似于全浸泡),因此水面变化区相对于下部全浸泡区域的前墙更容易发生破坏,应从设计、施工、维护等多方面出发,减少和控制裂缝的生成,以提高振荡水柱波能发电装置的使用寿命。针对OWC发电装置在役期间其结构内壁检测、修护存在困难的实际情况,本文提出了两种新型构件对传统结构形式进行概念性优化设计,顺利解决了施工人员检修通道缺失和检修环境气压往复变化的难题,论文还对新型构件的特点、主要作用以及使用方法作了介绍。这一探索性的创新举措解决OWC大量推广使用过程中所遇到的现实问题,对新能源的产业化发展具有现实意义。
【图文】：

海况条件下，，针对混凝土结构普遍携裂缝工作的状态，本文展开系列实验研究。图 1.1 OWC 装置示意图由图 1.1 可知，采用混凝土的 OWC 在实际工作状态下，其结构内壁必然会出现裂纹，内壁裂纹具有特点：1）气室内部裂纹处于压力状态下；2）气室内处于干湿交替的状态；3）由于 OWC 下部结构与海水直接连通，内壁裂缝一旦出

OWC发电装置第一次能量转换示意图
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P742;P75

【参考文献】

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本文编号：2635868