振荡浮子式波浪能装置水动力特性CFD数值模拟
发布时间：2020-12-06 01:03
波浪能是一种蕴藏量巨大的海洋可再生能源,波浪能的利用可以极大地缓解能源紧张和环境污染的压力。作为波浪能利用的主要设备,波浪能装置的水动力及能量吸收性能被广泛地研究,但仍有许多问题的研究尚不深入,如浮体与波浪的非线性作用、装置中PTO（Power Take-off）的非线性耦合、多自由度运动时能量吸收等问题。本文以典型的振荡浮子波浪能装置为研究对象,采用理论分析与数值模拟相结合的方式,建立波浪能装置中浮子的水动力学模型,对典型波浪能装置的运动、载荷、能量吸收特性及自由面的形变、流场等展开研究,为波浪能装置的安全作业和高效运行提供理论方法和设计依据。本文综述了波浪能装置研发的国内外现状,阐述了理论及试验研究方法的进展,并给出本文所用CFD方法的基本理论,建立了浮子运动的CFD方法,通过对线性及非线性波浪场的模拟,验证了数值水池造波的准确性;通过对圆柱和圆台浮子的模拟,与国外权威数据和试验数据比较,验证了数值水池在模拟浮子运动时的准确性。并利用该方法成功地模拟了浮子的线性波上浪、非线性波抨击及自由面形变的时域非线性问题。在浮子水动力性能方面,展开对典型形状的平底和半球底圆柱浮子,及开孔的圆柱...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：188 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
挪威的球形浮子图
.2.1 国外研究现状世界波浪能产业发展十分迅速，世界最早研发波浪能装置的国家是法国[23]，波浪术起步早期，在 1980 年之前世界各国就有 1000 多种波浪能技术的专利，以英国、、美国和西欧为主[24]，其中英国和日本的技术处于领先水平[25]。本文简述几种具有性的波浪能装置。2.1.1 振荡浮子式振荡浮子式的原理是利用浮子的垂荡、横档和摇荡的往复运动带动 PTO 进行能出，装置可以是单一的浮子或多个浮子组成的阵列。1980 年，挪威制造了一种球形体漂浮式波浪能装置[26]，如图 1.2 所示，该装置主要由浮子、立柱和空气轮机组中浮子为半径为 1m 的球体，可沿着立柱运动，立柱与海底铰接，浮子沿着立柱运带动上方的气轮机进行能量输出，该装置后期在特隆赫姆峡湾进行海试。
第 1 章 绪论定且密封在海底，浮子用张紧的缆绳与海底电机连接，浮子运动时通过缆绳带动发电机进行能量输出[27]，这种电机固定的波浪能装置转换效率较高。图 1.3 为 L9 波浪能发电装置[28]，扁平形的浮子运动时带动海底的直线电机输出电能。PowerBuoy[29]波浪能装置由美国 OPT 公司研制，经历了数次海试后，2006 年在英国的 Cornwall 完成了第六次海试，并于 2007 年在夏威夷正式下水。如图 1.4 所示，该装置具有双浮体结构，由锚链将柱体底部的阻尼盘与海底相连，电机安放于柱体内部，并通过浮子和柱体的相对运动发电。该装置的技术难点在于要对浮体水动力性能进行精确控制，以提高装置的能量吸收率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]岸式振荡水柱波能转换装置的数值模拟[J]. 宁德志,石进,滕斌,赵海涛. 哈尔滨工程大学学报. 2014(07)
[2]Design of A Hydraulic Power Take-off System for the Wave Energy Device with An Inverse Pendulum[J]. 张大海,李伟,赵海涛,鲍经纬,林勇刚. China Ocean Engineering. 2014(02)
[3]波浪能采集装置技术研究综述[J]. 李居跃,何宏舟. 海洋开发与管理. 2013(10)
[4]海洋可再生能源技术发展现状及对策建议[J]. 高艳波,柴玉萍,李慧清,陈绍艳. 可再生能源. 2011(02)
[5]海浪发电的现状及前景展望[J]. 焦永芳,刘寅立. 中国高新技术企业. 2010(12)
[6]大力加强我国海洋能研究开发利用[J]. 徐锭明,曾恒一. 中国科技投资. 2010(03)
[7]我国海洋能研究与开发述评[J]. 蒋秋飚,鲍献文,韩雪霜. 海洋开发与管理. 2008(12)
[8]世界波浪发电技术的发展动态[J]. 龚媛. 电力需求侧管理. 2008(06)
[9]我国海洋能开发利用发展战略研究的基本思路[J]. 赵世明,刘富铀,张俊海,张智慧,白杨,张榕. 海洋技术. 2008(03)
[10]柱对称双浮子波能装置散射问题的解析方法[J]. 吴必军,郑永红,游亚戈,孙晓燕,陈勇. 海洋学报(中文版). 2004(03)
博士论文
[1]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]我国波浪能开发利用可行性研究[D]. 管轶.中国海洋大学 2011
本文编号：2900421
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：188 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
挪威的球形浮子图
.2.1 国外研究现状世界波浪能产业发展十分迅速，世界最早研发波浪能装置的国家是法国[23]，波浪术起步早期，在 1980 年之前世界各国就有 1000 多种波浪能技术的专利，以英国、、美国和西欧为主[24]，其中英国和日本的技术处于领先水平[25]。本文简述几种具有性的波浪能装置。2.1.1 振荡浮子式振荡浮子式的原理是利用浮子的垂荡、横档和摇荡的往复运动带动 PTO 进行能出，装置可以是单一的浮子或多个浮子组成的阵列。1980 年，挪威制造了一种球形体漂浮式波浪能装置[26]，如图 1.2 所示，该装置主要由浮子、立柱和空气轮机组中浮子为半径为 1m 的球体，可沿着立柱运动，立柱与海底铰接，浮子沿着立柱运带动上方的气轮机进行能量输出，该装置后期在特隆赫姆峡湾进行海试。
第 1 章 绪论定且密封在海底，浮子用张紧的缆绳与海底电机连接，浮子运动时通过缆绳带动发电机进行能量输出[27]，这种电机固定的波浪能装置转换效率较高。图 1.3 为 L9 波浪能发电装置[28]，扁平形的浮子运动时带动海底的直线电机输出电能。PowerBuoy[29]波浪能装置由美国 OPT 公司研制，经历了数次海试后，2006 年在英国的 Cornwall 完成了第六次海试，并于 2007 年在夏威夷正式下水。如图 1.4 所示，该装置具有双浮体结构，由锚链将柱体底部的阻尼盘与海底相连，电机安放于柱体内部，并通过浮子和柱体的相对运动发电。该装置的技术难点在于要对浮体水动力性能进行精确控制，以提高装置的能量吸收率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]岸式振荡水柱波能转换装置的数值模拟[J]. 宁德志,石进,滕斌,赵海涛. 哈尔滨工程大学学报. 2014(07)
[2]Design of A Hydraulic Power Take-off System for the Wave Energy Device with An Inverse Pendulum[J]. 张大海,李伟,赵海涛,鲍经纬,林勇刚. China Ocean Engineering. 2014(02)
[3]波浪能采集装置技术研究综述[J]. 李居跃,何宏舟. 海洋开发与管理. 2013(10)
[4]海洋可再生能源技术发展现状及对策建议[J]. 高艳波,柴玉萍,李慧清,陈绍艳. 可再生能源. 2011(02)
[5]海浪发电的现状及前景展望[J]. 焦永芳,刘寅立. 中国高新技术企业. 2010(12)
[6]大力加强我国海洋能研究开发利用[J]. 徐锭明,曾恒一. 中国科技投资. 2010(03)
[7]我国海洋能研究与开发述评[J]. 蒋秋飚,鲍献文,韩雪霜. 海洋开发与管理. 2008(12)
[8]世界波浪发电技术的发展动态[J]. 龚媛. 电力需求侧管理. 2008(06)
[9]我国海洋能开发利用发展战略研究的基本思路[J]. 赵世明,刘富铀,张俊海,张智慧,白杨,张榕. 海洋技术. 2008(03)
[10]柱对称双浮子波能装置散射问题的解析方法[J]. 吴必军,郑永红,游亚戈,孙晓燕,陈勇. 海洋学报(中文版). 2004(03)
博士论文
[1]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]我国波浪能开发利用可行性研究[D]. 管轶.中国海洋大学 2011
本文编号：2900421
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