气囊式波能转换装置水动力特性的数值研究

发布时间：2022-12-23 07:40

　　波浪能是一种清洁的可再生资源,分布于占地球表面积71%的广袤海洋,具有单位面积能量密度大,时间分布上较为稳定的特点。但由于海洋自然环境的复杂恶劣,现阶段人类对波浪能的利用还处于很低的水平。从上世纪开始,为了达到有效利用波能的目的,人们设计和实验了各种波能转换装置（WEC）,具有代表性的WEC形式有振荡水柱式、点吸收式、摆式和越浪式等,各种形式的WEC都有各自的特点和优缺点。本文主要研究一种气囊式点吸收波能转换装置,通过气囊压缩伸长推动空气流过PTO进行发电。由于气囊的存在,装置具有金属部件少,结构简单,安装更方便,耐久性更好,可适应较恶劣的环境,且造价相对低廉等特点。该装置由浮在水面的浮子、淹没在水面下的沉子和气囊及PTO装置共同组成。基于等熵原理推导了气囊形变与内力的关系,基于线性势流理论对浮子和沉子分别建立运动方程,由于气囊和沉子都淹末于水下所以忽略了气囊和沉子的波浪作用力;接下来分析了平衡时的状态,改变不同参数对气囊体积、浮子吃水的影响;最后采用势流理论,在频域上建立该装置的运动方程,求解浮子和沉子的运动响应,给出装置运动时的能量俘获宽度、气囊压强变化幅值等结果,并且通过对装置不... 

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究概况
    1.3 研究内容
2. 数学模型及数值方法
    2.1 概述
    2.2 装置静力分析
        2.2.1 气囊静力分析
        2.2.2 装置静平衡位置的参数影响
    2.3 装置动力分析
        2.3.1 气囊动力分析
        2.3.2 浮子水动力特性的频域解
        2.3.3 装置频域运动方程的建立和求解
        2.3.4 装置波能转换效率
3. 水动力特性影响参数的研究
    3.1 PTO流量阻力系数的影响
    3.2 气囊体积的影响
    3.3 空腔体积的影响
    3.4 气囊初始压强的影响
    3.5 气囊半径的影响
4. 结论与展望
    4.1 本文结论
    4.2 研究展望
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]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]两种直接波浪能转换系统性能的比较:阿基米德波浪摆和波能浮筒（英文）[J]. Jawad Faiz,M. Ebrahimi-Salari.  Journal of Marine Science and Application. 2011(04)
[3]淹没垂直圆柱垂荡问题的解析研究[J]. 姜胜超,滕斌,勾莹.  中国海洋平台. 2010(06)

硕士论文
[1]空气弹簧力学特性仿真分析与试验研究[D]. 王艳.西南交通大学 2015
[2]单气室空气弹簧动力特性参数研究与仿真分析[D]. 李旭.东北大学 2013
[3]带附加空气室空气弹簧垂向刚度及阻尼特性实验研究[D]. 贺亮.南京农业大学 2006



本文编号：3725015