浮力摆式波能转换装置水动力性能的实验和数值分析
发布时间：2022-11-03 18:23
我国拥有近300万平方公里的海洋国土,海岸线长达18000公里,蕴含着丰富的波浪能资源。提高波浪能开发的技术水平,不仅有利于解决大量有人居住的海岛所面临的电力紧缺问题、为近海养殖业提供所需的照明用电,而且能够降低波浪能发电的成本,对于人类社会的可持续发展具有重要的意义[1-2]。英国、美国、日本、挪威等沿海国家都极其重视海洋能的开发利用。他们根据其国家实际情况,采用不同的设计思路,开展了大量的针对波浪能发电装置的实验和数值研究。然而,我国对于波能转换装置的研究比较滞后。因此,有必要加大对于波能转换装置水动力特性的研究和相关的资金投入。本文主要利用实验的方法对铰接于海底的摆式波能转换装置进行了模型实验研究,由激磁电流I控制的磁粉制动器被用来模拟能量提取系统。基于线性势流理论,建立了摆式波能转换装置的三维频域模型。通过实验结果和数值结果的对比,验证了实验布置的合理性;重点研究了:规则波浪作用下,波浪要素和转动惯量对底铰摆式波能转换装置的转动角度、摆板表面的动水压强、以及单宽俘获效率的影响;JONSWAP谱和PM谱不规则波作用下,波浪条件和阻尼力矩对底铰摆式波能转换装置水动力性能的影响。结果...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要的研究工作
2 基本理论与数值方法
2.1 波浪与结构物相互作用的频域势流模型
2.1.1 控制方程和边界条件
2.1.2 基于线性波浪理论的速度势求解
2.1.3 边界积分方程
2.2 摆式波能转换装置的频域模型
2.2.1 摆板运动方程的建立与求解
2.2.2 俘获功率和波能俘获效率的计算
2.2.3 浮力摆板表面的压强
2.3 小结
3 底铰浮力摆装置物理模型实验
3.1 实验设备与布置
3.1.1 实验仪器与设备
3.1.2 模型设计与实验布置
3.2 数据采集与处理
3.3 小结
4 波浪作用下浮力摆装置水动力性能的实验分析
4.1 模型准确性分析
4.2 浮力摆装置前后波面历程的实验分析
4.3 波浪要素对浮力摆装置水动力性能影响的实验分析
4.3.1 波浪要素对浮力摆装置转动角度的影响
4.3.2 波浪要素对浮力摆装置表面压强的影响
4.3.3 波浪要素对浮力摆装置单宽俘获效率的影响
4.4 转动惯量对浮力摆装置水动力性能影响的实验分析
4.4.1 转动惯量对浮力摆装置转动角度的影响
4.4.2 转动惯量对浮力摆装置表面压强的影响
4.4.3 转动惯量对浮力摆装置单宽俘获效率的影响
4.5 波浪条件对浮力摆装置水动力性能影响的实验分析
4.6 小结
5 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 主要展望
5.2.1 展望一：新型复合式多浮子振荡波浪能装置
5.2.2 展望二：集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置
5.2.3 展望三：浪向自适应浮力摆式波能发电装置
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Width effects on hydrodynamics of pendulum wave energy converter[J]. 王冬姣,邱守强,叶家玮. Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2014(09)
[2]梯形摆式波能转换装置水动力性能研究[J]. 王冬姣,邱守强,叶家玮. 太阳能学报. 2014(04)
[3]浮力摆式波浪能装置水动力性能的时域分析[J]. 赵海涛,孙志林,沈家法,宁德志,许雪峰. 水动力学研究与进展A辑. 2013(02)
[4]底铰摇板式波浪能装置水动力性能解析研究[J]. 赵海涛,孙志林,沈家法,宁德志,勾莹. 海洋工程. 2011(02)
[5]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)
[6]波浪与结构物作用分析的一种高阶边界元方法——自由项和柯西主值积分的直接数值计算[J]. 滕斌,勾莹,宁德志. 海洋学报(中文版). 2006(01)
[7]A Unique Solvable Higher Order BEM for Wave Diffraction and Radiation[J]. Teng Bin and Li Yucheng Associate Professor, Dept. of Civil Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, 116024 Professor, Dept. of Civil Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, 116024. China Ocean Engineering. 1996(03)
博士论文
[1]摆式波能转换装置研究[D]. 邱守强.华南理工大学 2013
[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]摆式波能转换装置水动力特性的数值分析[D]. 陈文.大连理工大学 2012
[2]摆式波能转换装置的实验研究[D]. 周晖.华南理工大学 2010
本文编号：3700394
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要的研究工作
2 基本理论与数值方法
2.1 波浪与结构物相互作用的频域势流模型
2.1.1 控制方程和边界条件
2.1.2 基于线性波浪理论的速度势求解
2.1.3 边界积分方程
2.2 摆式波能转换装置的频域模型
2.2.1 摆板运动方程的建立与求解
2.2.2 俘获功率和波能俘获效率的计算
2.2.3 浮力摆板表面的压强
2.3 小结
3 底铰浮力摆装置物理模型实验
3.1 实验设备与布置
3.1.1 实验仪器与设备
3.1.2 模型设计与实验布置
3.2 数据采集与处理
3.3 小结
4 波浪作用下浮力摆装置水动力性能的实验分析
4.1 模型准确性分析
4.2 浮力摆装置前后波面历程的实验分析
4.3 波浪要素对浮力摆装置水动力性能影响的实验分析
4.3.1 波浪要素对浮力摆装置转动角度的影响
4.3.2 波浪要素对浮力摆装置表面压强的影响
4.3.3 波浪要素对浮力摆装置单宽俘获效率的影响
4.4 转动惯量对浮力摆装置水动力性能影响的实验分析
4.4.1 转动惯量对浮力摆装置转动角度的影响
4.4.2 转动惯量对浮力摆装置表面压强的影响
4.4.3 转动惯量对浮力摆装置单宽俘获效率的影响
4.5 波浪条件对浮力摆装置水动力性能影响的实验分析
4.6 小结
5 结论与展望
5.1 主要结论
5.2 主要展望
5.2.1 展望一：新型复合式多浮子振荡波浪能装置
5.2.2 展望二：集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置
5.2.3 展望三：浪向自适应浮力摆式波能发电装置
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Width effects on hydrodynamics of pendulum wave energy converter[J]. 王冬姣,邱守强,叶家玮. Applied Mathematics and Mechanics（English Edition）. 2014(09)
[2]梯形摆式波能转换装置水动力性能研究[J]. 王冬姣,邱守强,叶家玮. 太阳能学报. 2014(04)
[3]浮力摆式波浪能装置水动力性能的时域分析[J]. 赵海涛,孙志林,沈家法,宁德志,许雪峰. 水动力学研究与进展A辑. 2013(02)
[4]底铰摇板式波浪能装置水动力性能解析研究[J]. 赵海涛,孙志林,沈家法,宁德志,勾莹. 海洋工程. 2011(02)
[5]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)
[6]波浪与结构物作用分析的一种高阶边界元方法——自由项和柯西主值积分的直接数值计算[J]. 滕斌,勾莹,宁德志. 海洋学报(中文版). 2006(01)
[7]A Unique Solvable Higher Order BEM for Wave Diffraction and Radiation[J]. Teng Bin and Li Yucheng Associate Professor, Dept. of Civil Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, 116024 Professor, Dept. of Civil Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, 116024. China Ocean Engineering. 1996(03)
博士论文
[1]摆式波能转换装置研究[D]. 邱守强.华南理工大学 2013
[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]摆式波能转换装置水动力特性的数值分析[D]. 陈文.大连理工大学 2012
[2]摆式波能转换装置的实验研究[D]. 周晖.华南理工大学 2010
本文编号：3700394
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3700394.html
