帶波浪模擬的浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的試驗研究

【摘要】：波浪能作為可再生能源其中一種,雖然具有不穩(wěn)定的特性,但是在全球各類海洋能實際可開發(fā)量最大。波浪能具有非常好的開發(fā)意義和開發(fā)前景,如果開發(fā)得當(dāng),將成為一種可以提供人類生活生產(chǎn)需要的綠色能源。 在浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的研究過程中,遇到的首要問題就是波浪與浮力擺之間相互作用的問題。對于研究波浪與發(fā)電裝置之間的相互作用問題,有三種方法,其一是通過模型試驗,利用造波機模擬真實的波浪情況,對發(fā)電裝置放置進行實驗研究,其二是通過解析理論或數(shù)值方法計算,其三是下海試驗現(xiàn)場觀測。模型試驗雖然能更準確的反應(yīng)真實的波浪情況,但仍有許多因素是不可控制和不可模擬,且模型試驗的耗時長、費用高；下海試驗的結(jié)果最直觀和準確,但相應(yīng)的成本也非常高,且研究周期長,出現(xiàn)故障也不方便維修處理；隨著計算機性能的不斷提高,數(shù)值模擬的準確性越來越高,可以與試驗?zāi)M互補,在波浪能發(fā)電裝置的前期設(shè)計和場地實驗中提供參照。對于在三維情況下波浪與浮力擺的作用形式的研究是一個重要而必須的課題。本文正是基于這一點,應(yīng)用ADINA軟件,通過合理的建模及優(yōu)化,利用流固耦合數(shù)學(xué)模型,模擬浮力擺與波浪之間的相互耦合作用,并將其施加到浮力擺式波浪能發(fā)電裝置上,通過模擬和試驗研究模擬波浪載荷條件下試驗臺的工作情況。 論文個章內(nèi)容簡述如下： 第一章介紹了課題研究背景,浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的研究現(xiàn)況,以及本課題的研究意義及內(nèi)容。 第二章介紹了浮力擺式波浪能發(fā)電裝置試驗臺的工作原理和基本組成,對浮力擺式波浪能發(fā)電裝置試驗臺的驅(qū)動液壓系統(tǒng)設(shè)計方案、傳動液壓系統(tǒng)設(shè)計方案和控制系統(tǒng)設(shè)計方案進行了闡述。 第三章利用ADINA軟件,基于數(shù)值模擬的相關(guān)理論,建立合理的模擬浮力擺在水槽中的運動的結(jié)構(gòu)模型以及流體模型,利用使用流固耦合模型對波浪與浮力擺的相互作用進行數(shù)值模擬。得到了在三種不同波況下的浮力擺載荷。 第四章對浮力擺式發(fā)電裝置的液壓系統(tǒng)進行了設(shè)計選型,并通過AMESim軟件在模擬波浪作用力的條件下對該系統(tǒng)進行了仿真分析。最后對試驗臺的控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行設(shè)計。 第五章對浮力擺式波浪能發(fā)電裝置進行試驗,研究浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的在模擬波浪力作用下的性能和工作情況。 第六章對論文進行了總結(jié),并提出了工作展望。 【關(guān)鍵詞】：波浪能發(fā)電 浮力擺 模擬波浪載荷 流固耦合 液壓系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P743.2;TM612
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 1 課題研究的背景和意義12-20
• 1.1 課題研究背景12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3 課題研究意義和研究內(nèi)容18-20
• 2 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的原理與設(shè)計20-27
• 2.1 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的原理20-22
• 2.1.1 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的組成20-21
• 2.1.2 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的工作原理21-22
• 2.2 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置試驗臺的設(shè)計22-26
• 2.2.1 試驗臺總體設(shè)計方案22-23
• 2.2.2 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置驅(qū)動液壓系統(tǒng)設(shè)計23-24
• 2.2.3 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置傳動液壓系統(tǒng)設(shè)計24-26
• 2.2.4 控制系統(tǒng)方案26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 3 波浪載荷的數(shù)值模擬分析27-43
• 3.1 波浪載荷數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)27-30
• 3.2 波浪載荷數(shù)學(xué)模型的建立30-35
• 3.2.1 結(jié)構(gòu)模型31-32
• 3.2.2 流體模型32-35
• 3.3 波浪載荷數(shù)值模擬結(jié)果分析35-42
• 3.3.1 波高2m,波周期6s36-39
• 3.3.2 波高1.8m,波周期5.5s39-41
• 3.3.3 波高1.5m,波周期5s41-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 4 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的系統(tǒng)設(shè)計43-63
• 4.1 發(fā)電裝置的液壓系統(tǒng)設(shè)計與選型43-46
• 4.2 發(fā)電裝置的液壓系統(tǒng)仿真分析46-59
• 4.2.1 微幅波作用下液壓系統(tǒng)仿真47-50
• 4.2.2 模擬波浪作用力下液壓系統(tǒng)仿真50-59
• 4.3 波浪能發(fā)電裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計59-60
• 4.4 波浪能發(fā)電裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 5 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置試驗及結(jié)果分析63-75
• 5.1 發(fā)電裝置試驗方案設(shè)計63-68
• 5.2 發(fā)電裝置試驗結(jié)果分析68-75
• 6 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 論文總結(jié)75
• 6.2 工作展望75-77
• 參考文獻77-82
• 攻讀碩士期間的主要科研成果82

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