漂浮摆式波浪能发电装置仿真与实验研究

发布时间：2021-12-30 13:14

　　目前全球对能源的需求急速增长,其中对可再生能源的需求也越来越大。作为即将成为全球能源消费第一大国的中国,研发高效的可再生能源装备已刻不容缓。我国有大量的可开发的海洋波浪能,其中舟山附近海域的波浪能也相当丰富。本文研发了适合舟山海域波浪条件的波浪能发电装置。具体研究内容包括以下几个方面:（1）从流体力学理论出发,分析波浪中水质点在竖直方向速度分布的特点,确立了采用漂浮摆捕获水面附近波浪能的原理,并采用斜坡将水平速度转化为垂向速度,设计了近岸固定式可适应潮位变化的波浪能发电装置。（2）进行了多种结构漂浮摆—斜坡组合的模型试验,找到了最佳结构方案,验证了漂浮摆原理的可行性。利用提升重物的方法获得了模型装置的一级波浪能捕获效率,为仿真模型验证提供数据支撑,成功通过液压装置将波浪能转化为电能。（3）建立了基于非稳态RANS的CFD仿真模型,分析漂浮摆式波浪能捕获模块的水动力性能。研究了在特定波浪条件下影响装置性能的参数,对初始设计进行了优化,找到了适合该波浪条件的共振参数,研究了在不同载荷情况下漂浮摆装置的能量输出情况,得到了装置在特定工况下的漂浮摆受力情况,为后续的能量转化系统设计和装置设计制... 

【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】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外波浪能装置研究进展
    1.3 波浪-浮体水动力学国内外研究进展
    1.4 本文主要研究内容
2 漂浮摆式波浪能发电装置组成原理与模型实验
    2.1 漂浮摆波浪发电装置组成原理
    2.2 不同漂浮摆—斜坡结构形式研究
    2.3 波浪能捕获与发电实验
    2.4 本章小结
3 建立漂浮摆波浪能捕获装置数值水槽
    3.1 控制方程
    3.2 物理模型选择
        3.2.1 湍流模型
        3.2.2 VOF模型
        3.2.3 造波与消波方法
    3.3 时间步长的选择
    3.4 计算域与边界条件
    3.5 网格生成
    3.6 运动模型和动态流固耦合(DFBI)
    3.7 本章小结
4 漂浮摆波浪能装置数值模拟结果与分析
    4.1 准确性验证
        4.1.1 数值波浪水槽准确性验证
        4.1.2 网格无关性与时间独立性验证
        4.1.3 壁面区y+值
        4.1.4 仿真与实验结果对比验证
    4.2 不同参数对性能影响的研究
        4.2.1 装置斜坡角度优化分析
        4.2.2 漂浮摆前端优化
        4.2.3 共振条件研究
        4.2.4 漂浮摆与斜坡缝隙大小的优化
    4.3 不同PTO负载性能研究
    4.4 漂浮摆运动对流场的影响
    4.5 漂浮摆表面受力情况
    4.6 本章小结
5 总结与展望
参考文献
作者简历及在校期间科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]压力下的世界能源2040年展望——IEA《世界能源展望2014》摘要[J].   国际石油经济. 2014(12)
[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]Research on Energy Conversion System of Floating Wave Energy Converter[J]. 张亚群,盛松伟,游亚戈,吴必军,刘洋.  China Ocean Engineering. 2014(01)



本文编号：3558266