嵌套式振荡水柱波能转换装置的理论研究
发布时间：2021-10-19 19:20
海洋蕴含着无穷无尽的能量,时而汹涌磅礴,时而温润宁静,不断引发人类的敬畏和探索。一方面,新型防波堤不断被提出以防范海水侵蚀和波浪冲击;另一方面,陆地化石能源日益枯竭,迫使人们将目光转向环保可再生的新能源,如海上风能、波浪能等。但在复杂海况中,建筑物的建造和维修成本很高,难以实现产业化。因此,扩展系统功能以提高海洋建筑物的经济性极具科研和实践意义。本文以一般防波堤结构的波浪衍射及辐射问题入手,探索结合防波堤结构的嵌套式OWC（Oscillating Water Column）装置结构形式,以期在消波防浪的同时拓宽波能转换高效频率带。基于势流理论,采用匹配特征函数法对线性波与结构物相互作用的问题进行理论求解。忽略海底地形的影响,建立二维欧拉坐标系,对流场进行分区求解。针对结构物尖角附近流体运动速度的奇异性分布,引入特定正交多项式将区域间公共界面上的速度分布函数近似展开。本文求解过程从较为简单的波浪衍射问题开始,逐步引入由振荡结构物及自由液面上振荡气压引起的辐射问题,最终完成新型OWC装置求解模型的搭建。首先,对线性波与T型透空式防波堤的相互作用问题进行求解,综合分析结构物各几何参数对其消波...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２波浪与浮式结构物相互作用的问题分解??
Ｓｈｉｇｅｔａ１５７１等采用实验的方式研究浮式防波堤通过摆装置获取波浪能的水动力特??性。相关实验与数模研究很多，此处不再赘述１５８４Ｑ］。近年的相关理论研究也较为丰富，如??图１．３所示，Ｚｈａｏｌ６１—等釆用基于势流理论的特征函数展开法研究结合浮式方箱的振荡浮??标波能转换装置，结果表明装置的消波性能与固定方箱相当，同时可通过调整ＰＴＣＫｐｏｗｅｒ??ｔａｋｅ?ｏｆｆ）阻尼使装置的波能转换效率维持在较高水平；随后，还将振荡浮标波能转换装置??安装在水面固定方箱上，利用浮标在入、反射波共同作用下的垂荡运动将波能转换为机械??能。Ｎｉｎｇｉｍ等同样利用浮式结构的垂荡运动进行波能转换，并分别对单浮筒及双浮筒系??统进行分析，发现减小前侧浮筒吃水深度可有效拓宽系统波能转换的高效频率带。??＾?ＰＴＯ?ｄｕｍｐｉｎｇ??ｉｎｃｉｄｅｎ＾?ｗａｖｅｓ?＾?雲?１?ｎｍＩＳ？ｉｔｔｅｄ＾ｗｕＴＯＳ?广，??Ａ，?Ｉ?＾?：?：?Ｌ?Ｊ??°３?！?ｉ
图２．１?Ｔ型透空式防波提示意图??２．１控制方程和边界条件??如图２．１所示，Ｔ型透空式防波堤安装在有哏水深中，上部为矩形方箱，下部为可忽??略厚度的垂向薄板。箱体结构的水平宽度记为ａ?＋６，吃水深度记为ｄ；垂向薄板的长度??记为ｃ，那么整个防波堤的吃水深度Ｈ＝ｃ＋ｄ。记静水深为／ｉ，以垂向薄板与静水面的??交点为原点建立直角坐标系，波浪沿ｒｅ轴正向传播。根据边界条件的差异，可将整个流域??分割为４个区域（仏，％，％，％；）。??记入射波的频率为〇；，对速度势￥可分离出时间变量ｈ??￥（ａ；，?ｚ，?ｔ）?＝?Ｒｅ［０（ａ；，?ｚ）ｅ￣ｌｂＪｔ｝．?（２．１）??其中，ｉ?＝?ｘ／＾Ｉ。基于无旋无粘的理想流体假定，速度势０（０：，?２）在整个流场中应满??足拉普拉斯方程：??ｄ２ｃｐ（ｘ
【参考文献】：
期刊论文
[1]T型透空式防波堤消波性能的理论分析[J]. 王国玉,黄璐,任冰,王永学. 水利水电科技进展. 2014(02)
[2]Wind energy and wave energy resources assessment in the East China Sea and South China Sea[J]. ZHENG ChongWei1,2,ZHUANG Hui1,LI Xin3 & LI XunQiang1 1 Institute of Meteorology in Science and Technology University of PLA,Nanjing 211101,China;2 Unit 12 No.92538 of PLA,Dalian 116041,China;3 Unit No.92962 of PLA,Guangzhou 510320,China. Science China（Technological Sciences）. 2012(01)
[3]海上风电技术的发展与现状[J]. 姚兴佳,隋红霞,刘颖明,王晓东. 上海电力. 2007(02)
[4]Wave Defending Effects of V-Type Bottom-Mounted Breakwaters[J]. 缪国平,程建生,尤云祥,王景全. China Ocean Engineering. 2005(02)
[5]斜坡式和直墙式防波堤技术的新进展[J]. 俞聿修. 港工技术. 2000(04)
[6]金山车客渡码头增设挡浪结构简介[J]. 徐红. 水运工程. 2000(S1)
[7]透空式防波堤在大窑湾工程中的应用[J]. 王巨轮,朱承. 水运工程. 2000(06)
[8]炮台湾船舶基地固定透空式防波堤施工[J]. 曹根祥,蔡福康. 水运工程. 1995(12)
硕士论文
[1]T型透空式防波堤消波性能分析[D]. 黄璐.大连理工大学 2013
本文编号：3445465
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２波浪与浮式结构物相互作用的问题分解??
Ｓｈｉｇｅｔａ１５７１等采用实验的方式研究浮式防波堤通过摆装置获取波浪能的水动力特??性。相关实验与数模研究很多，此处不再赘述１５８４Ｑ］。近年的相关理论研究也较为丰富，如??图１．３所示，Ｚｈａｏｌ６１—等釆用基于势流理论的特征函数展开法研究结合浮式方箱的振荡浮??标波能转换装置，结果表明装置的消波性能与固定方箱相当，同时可通过调整ＰＴＣＫｐｏｗｅｒ??ｔａｋｅ?ｏｆｆ）阻尼使装置的波能转换效率维持在较高水平；随后，还将振荡浮标波能转换装置??安装在水面固定方箱上，利用浮标在入、反射波共同作用下的垂荡运动将波能转换为机械??能。Ｎｉｎｇｉｍ等同样利用浮式结构的垂荡运动进行波能转换，并分别对单浮筒及双浮筒系??统进行分析，发现减小前侧浮筒吃水深度可有效拓宽系统波能转换的高效频率带。??＾?ＰＴＯ?ｄｕｍｐｉｎｇ??ｉｎｃｉｄｅｎ＾?ｗａｖｅｓ?＾?雲?１?ｎｍＩＳ？ｉｔｔｅｄ＾ｗｕＴＯＳ?广，??Ａ，?Ｉ?＾?：?：?Ｌ?Ｊ??°３?！?ｉ
图２．１?Ｔ型透空式防波提示意图??２．１控制方程和边界条件??如图２．１所示，Ｔ型透空式防波堤安装在有哏水深中，上部为矩形方箱，下部为可忽??略厚度的垂向薄板。箱体结构的水平宽度记为ａ?＋６，吃水深度记为ｄ；垂向薄板的长度??记为ｃ，那么整个防波堤的吃水深度Ｈ＝ｃ＋ｄ。记静水深为／ｉ，以垂向薄板与静水面的??交点为原点建立直角坐标系，波浪沿ｒｅ轴正向传播。根据边界条件的差异，可将整个流域??分割为４个区域（仏，％，％，％；）。??记入射波的频率为〇；，对速度势￥可分离出时间变量ｈ??￥（ａ；，?ｚ，?ｔ）?＝?Ｒｅ［０（ａ；，?ｚ）ｅ￣ｌｂＪｔ｝．?（２．１）??其中，ｉ?＝?ｘ／＾Ｉ。基于无旋无粘的理想流体假定，速度势０（０：，?２）在整个流场中应满??足拉普拉斯方程：??ｄ２ｃｐ（ｘ
【参考文献】：
期刊论文
[1]T型透空式防波堤消波性能的理论分析[J]. 王国玉,黄璐,任冰,王永学. 水利水电科技进展. 2014(02)
[2]Wind energy and wave energy resources assessment in the East China Sea and South China Sea[J]. ZHENG ChongWei1,2,ZHUANG Hui1,LI Xin3 & LI XunQiang1 1 Institute of Meteorology in Science and Technology University of PLA,Nanjing 211101,China;2 Unit 12 No.92538 of PLA,Dalian 116041,China;3 Unit No.92962 of PLA,Guangzhou 510320,China. Science China（Technological Sciences）. 2012(01)
[3]海上风电技术的发展与现状[J]. 姚兴佳,隋红霞,刘颖明,王晓东. 上海电力. 2007(02)
[4]Wave Defending Effects of V-Type Bottom-Mounted Breakwaters[J]. 缪国平,程建生,尤云祥,王景全. China Ocean Engineering. 2005(02)
[5]斜坡式和直墙式防波堤技术的新进展[J]. 俞聿修. 港工技术. 2000(04)
[6]金山车客渡码头增设挡浪结构简介[J]. 徐红. 水运工程. 2000(S1)
[7]透空式防波堤在大窑湾工程中的应用[J]. 王巨轮,朱承. 水运工程. 2000(06)
[8]炮台湾船舶基地固定透空式防波堤施工[J]. 曹根祥,蔡福康. 水运工程. 1995(12)
硕士论文
[1]T型透空式防波堤消波性能分析[D]. 黄璐.大连理工大学 2013
本文编号：3445465
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3445465.html
