不同形状多节漂浮式俘能装置运动与功率响应

发布时间:2018-07-26 08:43
【摘要】:波浪能被认为是最具潜力的可再生能源之一。多节漂浮式波浪能转换装置作为线吸收式波浪能发电装置与点吸收式相比以其更高的波浪能捕获效率、更大的单机功率在大规模发电中具有更大的优势。本文研究一种多节漂浮式波浪能发电装置浮体的水动力学特性,重点考虑在适合渤海相关海域的短周期、小波高的波浪情况下,通过模拟仿真的方法分析浮体的几何形状(长方体、圆柱体、椭柱体、胶囊体)对装置运动和能量响应的影响。在一阶线性波的基础上,给出造波函数,通过CFD软件建立不同周期和波高的波浪,计算了各形状浮体的转动惯量,对各形状单浮体进行模拟仿真,分析不同周期,波高下的垂荡,纵摇运动规律,以及受力情况。推导出装置纵摇-垂荡运动控制方程,考虑PTO阻尼,利用时域分析的方法对双浮体装置进行一阶线性波下的运动响应仿真,得到了不同几何形状浮体在波浪中所受的波浪力、垂荡位移、纵摇角位移随时间变化曲线,并重点分析波浪周期,波高,吃水对各形状浮体装置相对纵摇运动的影响。基于三节浮体的俘能装置模型,通过考虑铰接约束和液压缸阻尼通过数值模拟分析了各形状浮体纵摇角的变化规律,并推导了三浮体装置俘获功率的计算公式,在定PTO阻尼下,研究了波浪周期、波高、吃水参数对装置俘能功率的影响,并比较了各形状浮体的抗浪性。其数值结果显示;在典型波浪周期下各形状浮体装置功率均是先增加后减小,胶囊体具有最大的功率,随着波高增加,胶囊体增加幅度最大,圆柱体具有最好的抗浪性。
[Abstract]:Wave energy is considered one of the most promising renewable energy sources. As a wire-absorbing wave energy generator, the multi-node floating wave energy conversion device has higher wave energy capture efficiency and larger single machine power than the point absorption wave energy generator, which has more advantages in large-scale power generation. In this paper, the hydrodynamic characteristics of floating body of a multi-node floating wave power generation device are studied. The emphasis is given to the case of short period and high wavelet wave suitable for the Bohai Sea related waters. The effect of the geometric shape of floating body (cuboid, cylinder, elliptical cylinder, capsule) on the motion and energy response of the device was analyzed by simulation. On the basis of the first order linear wave, the wave-making function is given. The wave with different period and wave height is established by CFD software, the moment of inertia of each shape floating body is calculated, the simulation of each shape single floating body is carried out, and the different periods are analyzed. The law of sagging, pitching motion, and the force under the wave height. In this paper, the control equation of pitching and sagging motion of the device is derived. Considering the PTO damping, the motion response of the double floating body device under the first order linear wave is simulated by using the method of time domain analysis, and the wave force of the floating body with different geometric shapes in the wave is obtained. The influence of wave period, wave height and draught on the relative pitching motion of floating body is analyzed. Based on the energy capture device model of three floats, the variation law of pitching angle of each shape floating body is analyzed by numerical simulation considering hinge constraint and hydraulic cylinder damping, and the calculation formula of capture power of three floating body device is deduced. Under the constant PTO damping, the variation law of pitching angle of each shape floating body is analyzed. The effects of wave period, wave height and draught parameters on the energy capture power of the device are studied, and the wave resistance of the floating bodies with different shapes is compared. The numerical results show that the power of each shape floating body increases first and then decreases under the typical wave period, and the capsule has the maximum power. With the increase of wave height, the amplitude of the increase of the capsule is the largest, and the cylinder has the best wave resistance.
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P743.2

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本文编号:2145471

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