海洋浮子式波浪发电装置结构设计及试验研究

发布时间：2020-06-14 23:16

【摘要】： 随着全球范围内能源危机的日益严重,从能源长远发展战略来看,人类必须寻求一条发展洁净能源的道路。新能源和可再生能源的开发利用成为各国21世纪能源可持续发展战略的重要选择。 海洋能是一种有利于环保可再生的清洁新能源,包括潮汐能、海流能、波浪能、海水温差能和海水盐差能。其中波浪能是海洋能源中蕴藏最为丰富的能源之一,是近期海洋能利用研究中研究最多的海洋能源。波能发电是波能利用的主要目的之一。其开发利用技术已趋于成熟,正处于向商业化努力发展阶段。 浮子式波浪能发电装置是诸多波浪能发电装置中的一种。通过浮子装置采集波能,再应用液压装置转化能量,最终使能量转化为电能。本论文针对浮子式波浪能发电装置进行理论和试验研究,并从以下几个方面展开工作: (1)采用浮子式发电装置作为研究方向,基于弗汝德一克雷洛夫理论,应用其计算方法分别对长方形、球形、水平圆柱形、垂直圆柱形这四种形状的浮子进行计算分析,以求得最适合本装置的浮子形状。 (2)确定浮子形状后,设计浮子结构,确定尺寸及相关参数,再应用克雷洛夫理论对浮子进行受力计算,同时应用Hytrostar、Adams等软件对浮子进行模拟仿真计算,求解浮子的动浮力,与此前的浮子理论计算值结果进行比较,确保浮子受力计算的准确性。 (3)根据浮子受力计算结果及实验室的条件设计本浮子式发电装置,选购相关设备,在船池实验室进行试验研究,首先采用四种不同波长对浮子装置进行试验研究,选择出最适合本装置的波浪参数:然后再对不同缸径的液压缸进行试验研究,选择出最适合本装置的液压系统;最后根据以上的试验数据结果,对起伏系统的总能量、波的总能量、发电装置的能量吸收率、浮子产生的振幅、浮子所受的动浮力、液压缸的排油量以及最终能产生的电能进行计算。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：P743.2
【图文】：

波浪在成长过程到达一定尺度后，由于内摩擦等原因所消耗的能量比它摄取的能量增加得快，当摄取与消耗的能量达到平衡时，波浪尺寸便不再增大。此时的风浪称为充分成长状态，达到成长状态所对应的风时与风区，称为充分成长的风时与风区。图2.5为风速15m/s，波浪成长与风时、风区的关系。///‘华扮士金鉴 鉴不不， ...一一/乡’“芝’只‘”“ “ ///{{{月 月月 11111!【川考，(}砚}拭()(、1〔){)(}风挤.厂k!图2.5波浪成长与风时、风区的关系 Fig2.5Windandwavegrowth， therelationshiPbetweenwindzone涌浪在传播过程中的显著特点是波高逐渐降低，波长、周期逐渐变大，从而波速变快。一方面由于内摩擦作用使其能量不断消耗所致，另一方面是由于在传播过程中发生弥散和角散所致。实际的海浪可视为是由许多不同波长、不同周期和振幅的分波组成的。当波浪传至浅水及近岸时，由于水深及地形、岸形的变化，无论其波高、波长、波速及传播方向等都会产生一系列的变化。诸如波向的折射、波高增大而能量集中

大连理工大学硕士学位论文离岸式波浪能装置固定在海底(见图2.7(b))，其优点是周围的波浪能流较大，但有一部分绕射到装置背后。缺点是转换效率较低、管理、输电成本较大及不利于研究。固定式波浪能装置的建造成本受其周边环境因素(如水深、地质、坡度、距岸距离等)的影响很大。漂浮式的波浪能装置通常可以在船厂建造、下水，然而安放到合适的地方。因此，漂浮式比固定式建造难度小[26一“7〕。其缺点是其效率一般没有固定式波浪能装置高，遇到大浪，其结构、锚泊系统及输电线往往容易被破坏，其成本与电力输送的距离以及对结构、锚泊系统的要求有关。(2)按能量传递方式划分按能量传递方式划分，可以分成气动式(p:eumatic)、液压式(hydra。liC)和机械式(meChaniCal)的波浪能装置。气动式波浪能装置的某一个环节通过气体传递能量。例如图2.8(a)、图2.8(b)所示的振荡水柱式波浪能装置就是通过空气，将波浪的能量传给空气透平(图中的能量转换器)。架加伏协亡石、倍奋Jl辞批

本文编号：2713506