二维新型摆式波能转换装置数学模型及解析方法研究
发布时间：2020-12-07 21:52
海洋波浪能作为一种清洁可再生能源,是新能源开发的一个主要方向。浮力摆式波能转换装置具有转换效率高、抗波浪能力强、扩展性好的特点,因此具有很好的开发前景。研究摆式波能转换装置时,其水动力系数相关的基础研究是必不可少的。本文是针对固定式的摆式波能转换装置进行研究,主要研究如下:1.本文在已有的底铰摇板式装置的基础上,针对该装置的能量损耗以及水动力特性,设计了一种新型高效的摆式波能转换装置,并针对该装置建立了运动学、动力学和能量转换的数学模型;2.针对运动学及动力学的数学模型,建立了新型摆式波能装置的解析求解方法,并推导出了该装置的水动力系数、转角幅值、所受到的力矩以及装置俘获宽度比的解析表达式;3.在本文新型摆式波能装置的解析解给出之后,针对水动力系数、转角幅值的解析解,给出对应的仿真计算,针对图像简要分析装置的水动力系数与水深的关系、纵摇RAO与装置参数的关系。这些在最终研究俘获宽度比与各参数的关系时,给出一定的参考价值;4.针对板密度,刚度系数,水深等参数的改变来研究装置俘获宽度比随之改变而发生的变化,进而对摆式波能装置的性能进行分析。最后,对已有装置与新型装置的俘获宽度比进行比较,来...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
悬挂摆式波能装置
1.2.1 摆式波能装置研究现状摆式波能发电装置的结构指的是当摆体受到波浪作用时，从而会造成摆体绕着转动轴转动，而由于转动轴放置的位置不同，就形成两种结构，悬挂摆式(Pendulum)与浮力摆式(Bottom Hinged)。悬挂摆式波能装置，转动轴位于水面以上，而摆体悬挂在转动轴上。悬挂摆式波能转换装置只有在设计好的波况下才会发挥其最大用处，发电功率高，而在实际不平稳的海况下，能量转换效率就会很低，致使输出的发电功率不稳定，并当装置在恶劣的条件下时，装置极易受损、修复难、可靠性差，这些原因也是造成悬挂波能转换装置不能极力被推广的原因。浮力摆式波能装置，转动轴的位置一般接近水底，摆体在水面随波浪摆动，摆体所受的浮力大于重力。相对悬挂摆式装置而言，浮式波能转换装置的实用范围广，转换效率高，并且在大浪情况下也不易损坏，这也使浮力摆式波能转换装置成为近些年来热门研究对象，备受青睐。根据装置的特点，浮力摆式装置一般放置在靠岸的水域。近些年来，摆式波能装置被多个国家进行研究，例如芬兰、英国、日本和中国等。
图 1.3 Forg 摆式波能装置 图 1.4 Searev 摆式波能装置2009 年 Australia 海洋能源公司，BioPower Systems 公司与德国西门子公司合作开发了 BioWAVE 海洋波浪发电装置(图 1.5)[18]。我国主要于上世纪 80 年代开始对摆式波能转换装置进行研究，“九五”期间时，国家海洋技术研究所承担了国家“九五”科技相关项目。我国着手研究悬挂摆式装置的相关技术是在 1992 年，当时研究的核心是对悬挂摆式选择装置的研发。然而在 1995 年，在研究一定成果后，建设了一座 8KW 的摆式装置而后在 2001 年，又建造了一座 30KW 的波能摆式发电装置[19-22]。该项目是针对实际情况而提出的，并且实施时主要的作用是用于为周边海岛居民进行供电。对于摆式[23-26]波能装置的研究，浙江大学 2011 年提出了一种双行程的液压式装置(图 1.6)[27-29]，并研究该装置在进行全周期时做功的浮力摆，对此也对浮式波能转换装置的发电功率的控制技术进行研究，其中包括：控制算法、系统结构等方面的设计。
【参考文献】：
期刊论文
[1]波浪能发展概况[J]. 班鹏. 内蒙古科技与经济. 2018(11)
[2]球形摆式波能发电装置研究[J]. 余顺年,詹立垒,陈韦,钟启茂. 机械设计与制造. 2018(04)
[3]底部铰接浮力摆波能转换装置模型实验[J]. 刘成果,宁德志. 水力发电学报. 2017(06)
[4]摆式波能发电装置PTO系统蓄能器特性研究[J]. 黄英珂,陈东. 机床与液压. 2017(02)
[5]底铰摆式波能装置在斜向波中的水动力性能[J]. 王冬姣,邱守强,叶家玮. 太阳能学报. 2016(08)
[6]An Experimental Study on A Trapezoidal Pendulum Wave Energy Converter in Regular Waves[J]. 王冬姣,邱守强,叶家玮. China Ocean Engineering. 2015(04)
[7]一种铰接摆式波浪能转换装置结构性能分析及优化[J]. 邱守强,苏成,王冬姣,叶家玮,梁富琳. 海洋工程. 2015(04)
[8]多浮摆式采能装置的水动力学模拟[J]. 李成龙,张军,何宏舟,杨绍辉,曲泉铀. 水力发电学报. 2015(04)
[9]一种新型摆式波浪发电装置的研制[J]. 宋洪侠,邓启平,姜恒甲,孙伟志,孔志营. 可再生能源. 2014(08)
[10]摆式波浪能发电装置水动力学研究[J]. 李松剑,潘卫明,刘靖飙,顾根香,李威. 海洋技术学报. 2014(04)
博士论文
[1]振荡浮子式波浪能发电装置水动力性能研究[D]. 彭建军.山东大学 2014
[2]浮力摆式波浪能装置的水动力性能研究[D]. 赵海涛.浙江大学 2012
硕士论文
[1]浮力摆式波能转换装置水动力性能的实验和数值分析[D]. 刘成果.大连理工大学 2017
[2]漂浮摆式波浪能发电装置的水动力性能研究[D]. 梁辉.浙江大学 2017
本文编号：2903953
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
悬挂摆式波能装置
1.2.1 摆式波能装置研究现状摆式波能发电装置的结构指的是当摆体受到波浪作用时，从而会造成摆体绕着转动轴转动，而由于转动轴放置的位置不同，就形成两种结构，悬挂摆式(Pendulum)与浮力摆式(Bottom Hinged)。悬挂摆式波能装置，转动轴位于水面以上，而摆体悬挂在转动轴上。悬挂摆式波能转换装置只有在设计好的波况下才会发挥其最大用处，发电功率高，而在实际不平稳的海况下，能量转换效率就会很低，致使输出的发电功率不稳定，并当装置在恶劣的条件下时，装置极易受损、修复难、可靠性差，这些原因也是造成悬挂波能转换装置不能极力被推广的原因。浮力摆式波能装置，转动轴的位置一般接近水底，摆体在水面随波浪摆动，摆体所受的浮力大于重力。相对悬挂摆式装置而言，浮式波能转换装置的实用范围广，转换效率高，并且在大浪情况下也不易损坏，这也使浮力摆式波能转换装置成为近些年来热门研究对象，备受青睐。根据装置的特点，浮力摆式装置一般放置在靠岸的水域。近些年来，摆式波能装置被多个国家进行研究，例如芬兰、英国、日本和中国等。
图 1.3 Forg 摆式波能装置 图 1.4 Searev 摆式波能装置2009 年 Australia 海洋能源公司，BioPower Systems 公司与德国西门子公司合作开发了 BioWAVE 海洋波浪发电装置(图 1.5)[18]。我国主要于上世纪 80 年代开始对摆式波能转换装置进行研究，“九五”期间时，国家海洋技术研究所承担了国家“九五”科技相关项目。我国着手研究悬挂摆式装置的相关技术是在 1992 年，当时研究的核心是对悬挂摆式选择装置的研发。然而在 1995 年，在研究一定成果后，建设了一座 8KW 的摆式装置而后在 2001 年，又建造了一座 30KW 的波能摆式发电装置[19-22]。该项目是针对实际情况而提出的，并且实施时主要的作用是用于为周边海岛居民进行供电。对于摆式[23-26]波能装置的研究，浙江大学 2011 年提出了一种双行程的液压式装置(图 1.6)[27-29]，并研究该装置在进行全周期时做功的浮力摆，对此也对浮式波能转换装置的发电功率的控制技术进行研究，其中包括：控制算法、系统结构等方面的设计。
【参考文献】：
期刊论文
[1]波浪能发展概况[J]. 班鹏. 内蒙古科技与经济. 2018(11)
[2]球形摆式波能发电装置研究[J]. 余顺年,詹立垒,陈韦,钟启茂. 机械设计与制造. 2018(04)
[3]底部铰接浮力摆波能转换装置模型实验[J]. 刘成果,宁德志. 水力发电学报. 2017(06)
[4]摆式波能发电装置PTO系统蓄能器特性研究[J]. 黄英珂,陈东. 机床与液压. 2017(02)
[5]底铰摆式波能装置在斜向波中的水动力性能[J]. 王冬姣,邱守强,叶家玮. 太阳能学报. 2016(08)
[6]An Experimental Study on A Trapezoidal Pendulum Wave Energy Converter in Regular Waves[J]. 王冬姣,邱守强,叶家玮. China Ocean Engineering. 2015(04)
[7]一种铰接摆式波浪能转换装置结构性能分析及优化[J]. 邱守强,苏成,王冬姣,叶家玮,梁富琳. 海洋工程. 2015(04)
[8]多浮摆式采能装置的水动力学模拟[J]. 李成龙,张军,何宏舟,杨绍辉,曲泉铀. 水力发电学报. 2015(04)
[9]一种新型摆式波浪发电装置的研制[J]. 宋洪侠,邓启平,姜恒甲,孙伟志,孔志营. 可再生能源. 2014(08)
[10]摆式波浪能发电装置水动力学研究[J]. 李松剑,潘卫明,刘靖飙,顾根香,李威. 海洋技术学报. 2014(04)
博士论文
[1]振荡浮子式波浪能发电装置水动力性能研究[D]. 彭建军.山东大学 2014
[2]浮力摆式波浪能装置的水动力性能研究[D]. 赵海涛.浙江大学 2012
硕士论文
[1]浮力摆式波能转换装置水动力性能的实验和数值分析[D]. 刘成果.大连理工大学 2017
[2]漂浮摆式波浪能发电装置的水动力性能研究[D]. 梁辉.浙江大学 2017
本文编号：2903953
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/2903953.html
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