多节漂浮式波浪能转换装置水动力性能研究
发布时间：2022-01-05 21:40
海洋波浪能被认为是最具潜力的可再生能源之一,在众多的波浪能利用技术中,多节漂浮式波浪能转换装置以其单机功率大、波能转换效率高、抗浪能力强、海况适应性好等众多优势,展现了极好的发展前景。深入研究该类型装置,对缓解我国能源紧缺、环境污染等问题具有重要的现实意义,目前,国内对该类型装置的研发还较为滞后。其中,水动力性能分析是波浪能转换装置研发的最基础工作。本研究以工程应用为背景,针对我国海况条件,采用理论分析、时域频域的机理研究、海上试验验证和数值模拟相结合的方法,对该装置的水动力性能进行了系统研究,重点分析了浮体运动和波能转换的机理问题。考虑装置铰接浮体间PTO （Power Take-off,能量提取系统）约束和作用力,基于多刚体动力学理论,建立了装置波浪运动的数学模型;引入浮体间运动约束方程以表示PTO系统的运动约束,从而将波浪中运动的多节浮体构成相互连接的系统并使得模型可解。应用波浪绕射理论推导了双节铰接浮体结构物在波浪中所受的波浪激励力和波浪激励力矩的解析表达式,并通过数值模拟进行了验证。基于多尺度理论,推导求解了多节铰接浮体在静水中和波浪中的垂荡一纵摇运动的时域近似表达式,推导过...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：175 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２全球波浪能资源分布ｎ９］（平均波浪能功率，ｋＷ／ｔｎ）??Ｆｉｇ．?１．２?Ｇｌｏｂａｌ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｗａｖｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｒｅｓｏｕｒｃｅ?（ａｖｅｒａｇｅ?ｗａｖｅ?ｐｏｗｅｒ?ｉｎ?ｋＷ／ｍ?）??
波浪可以从空间和时间两方面进行描述，空间描述是某确定时刻波面升高的空间分??布函数，而时间描述是某确定位置波面升高的时间历程。典型的波浪可以用波高／／、波??长Ａ、水深ｄ或者波高／／、周期７＼水深ｃ／进行描述，图２．１所示为波浪参数示意图。??＾ｒ?￣￣?￣￣＾??ｄ?＼?＾?ｔ?—??Ｉ，：??图２．１波浪参数示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｗａｖｅ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ??对图２．１所列参数描述如下，波高／／为波面相邻的波峰与波谷之间的垂向距离，波??高的１／２即为波幅，一般用ｄ表示；波长２为相邻两个波峰或者波谷之间的水平距离；??波浪周期：Ｔ为相邻波峰或者波谷经过某一固定点的时间间隔；水深ｄ为静水面到海底的??垂向距离。??（１）基本假设与速度势??在对波浪能转换装置的研究中，一般假定流体为理想流体，流动无旋，密度为常数??且不可压缩，根据该假设：??①
北太平洋具无限吹送距离下获得的风浪波谱的标准型，广泛用于充分成熟的辽阔海域风??浪，其波谱形状与吹送距离无关，只与风速有关。本文在进行装置在不规则波或现实海??域中的数值计算中，均采用该波谱，如图２．２所示为ＰＭ不规则波波谱图。??－２６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]《能源发展“十三五”规划》解读[J]. 朱明,何勇健. 国家电网. 2017(02)
[2]Improvements to the statistical theoretical model for wave breaking based on the ratio of breaking wave kinetic and potential energy[J]. WANG HaiLi,YANG YongZeng,SUN BaoNan,SHI YongFang. Science China（Earth Sciences）. 2017(01)
[3]可再生能源国外政策综述[J]. 王晨晨,杜秋平,王晓,王冬梅,石磊,李璇. 华北电力技术. 2017(02)
[4]An Oscillating Wave Energy Converter with Nonlinear Snap-Through Power-Take-Off Systems in Regular Waves[J]. 张显涛,杨建民,肖龙飞. China Ocean Engineering. 2016(04)
[5]浮体绳轮波浪发电系统研究[J]. 王延刚,仝兴华,朱林森,刘勇. 应用基础与工程科学学报. 2015(01)
[6]能源发展战略行动计划（2014-2020年）（摘录）[J]. 上海节能. 2014(12)
[7]清洁、可再生能源利用的回顾与展望[J]. 路甬祥. 科技导报. 2014(Z2)
[8]直接驱动浮子式波浪能转换装置频域模拟研究[J]. 程正顺,杨建民,胡志强,肖龙飞. 太阳能学报. 2014(07)
[9]双圆柱形浮体波能装置振动特性分析[J]. 覃岭,吴必军. 船舶力学. 2013(11)
[10]筏式波浪能装置波能转换液压能效率的数值研究[J]. 陈文创,张永良. 水力发电学报. 2013(05)
博士论文
[1]浮体绳轮波浪发电系统研究[D]. 王延刚.山东大学 2015
[2]浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究[D]. 张大海.浙江大学 2011
硕士论文
[1]基于AQWA软件的类海蟒式波浪俘能装置的建模与仿真[D]. 罗涛.哈尔滨工业大学 2015
[2]一种漂浮式双浮体波浪能发电装置的研究[D]. 戴佑明.华南理工大学 2015
[3]组合型振荡浮子波能发电装置研究[D]. 高人杰.中国海洋大学 2012
[4]船舶横摇运动特性研究[D]. 李浩.中国海洋大学 2012
[5]基于摆式波能转换装置直接进行海水淡化的研究[D]. 林润生.华南理工大学 2010
本文编号：3571127
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：175 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２全球波浪能资源分布ｎ９］（平均波浪能功率，ｋＷ／ｔｎ）??Ｆｉｇ．?１．２?Ｇｌｏｂａｌ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｗａｖｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｒｅｓｏｕｒｃｅ?（ａｖｅｒａｇｅ?ｗａｖｅ?ｐｏｗｅｒ?ｉｎ?ｋＷ／ｍ?）??
波浪可以从空间和时间两方面进行描述，空间描述是某确定时刻波面升高的空间分??布函数，而时间描述是某确定位置波面升高的时间历程。典型的波浪可以用波高／／、波??长Ａ、水深ｄ或者波高／／、周期７＼水深ｃ／进行描述，图２．１所示为波浪参数示意图。??＾ｒ?￣￣?￣￣＾??ｄ?＼?＾?ｔ?—??Ｉ，：??图２．１波浪参数示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｗａｖｅ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ??对图２．１所列参数描述如下，波高／／为波面相邻的波峰与波谷之间的垂向距离，波??高的１／２即为波幅，一般用ｄ表示；波长２为相邻两个波峰或者波谷之间的水平距离；??波浪周期：Ｔ为相邻波峰或者波谷经过某一固定点的时间间隔；水深ｄ为静水面到海底的??垂向距离。??（１）基本假设与速度势??在对波浪能转换装置的研究中，一般假定流体为理想流体，流动无旋，密度为常数??且不可压缩，根据该假设：??①
北太平洋具无限吹送距离下获得的风浪波谱的标准型，广泛用于充分成熟的辽阔海域风??浪，其波谱形状与吹送距离无关，只与风速有关。本文在进行装置在不规则波或现实海??域中的数值计算中，均采用该波谱，如图２．２所示为ＰＭ不规则波波谱图。??－２６－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]《能源发展“十三五”规划》解读[J]. 朱明,何勇健. 国家电网. 2017(02)
[2]Improvements to the statistical theoretical model for wave breaking based on the ratio of breaking wave kinetic and potential energy[J]. WANG HaiLi,YANG YongZeng,SUN BaoNan,SHI YongFang. Science China（Earth Sciences）. 2017(01)
[3]可再生能源国外政策综述[J]. 王晨晨,杜秋平,王晓,王冬梅,石磊,李璇. 华北电力技术. 2017(02)
[4]An Oscillating Wave Energy Converter with Nonlinear Snap-Through Power-Take-Off Systems in Regular Waves[J]. 张显涛,杨建民,肖龙飞. China Ocean Engineering. 2016(04)
[5]浮体绳轮波浪发电系统研究[J]. 王延刚,仝兴华,朱林森,刘勇. 应用基础与工程科学学报. 2015(01)
[6]能源发展战略行动计划（2014-2020年）（摘录）[J]. 上海节能. 2014(12)
[7]清洁、可再生能源利用的回顾与展望[J]. 路甬祥. 科技导报. 2014(Z2)
[8]直接驱动浮子式波浪能转换装置频域模拟研究[J]. 程正顺,杨建民,胡志强,肖龙飞. 太阳能学报. 2014(07)
[9]双圆柱形浮体波能装置振动特性分析[J]. 覃岭,吴必军. 船舶力学. 2013(11)
[10]筏式波浪能装置波能转换液压能效率的数值研究[J]. 陈文创,张永良. 水力发电学报. 2013(05)
博士论文
[1]浮体绳轮波浪发电系统研究[D]. 王延刚.山东大学 2015
[2]浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究[D]. 张大海.浙江大学 2011
硕士论文
[1]基于AQWA软件的类海蟒式波浪俘能装置的建模与仿真[D]. 罗涛.哈尔滨工业大学 2015
[2]一种漂浮式双浮体波浪能发电装置的研究[D]. 戴佑明.华南理工大学 2015
[3]组合型振荡浮子波能发电装置研究[D]. 高人杰.中国海洋大学 2012
[4]船舶横摇运动特性研究[D]. 李浩.中国海洋大学 2012
[5]基于摆式波能转换装置直接进行海水淡化的研究[D]. 林润生.华南理工大学 2010
本文编号：3571127
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