彈性儲能鴨式波浪能采集轉(zhuǎn)換器的研究

【摘要】：波浪能是一種開發(fā)潛力巨大的可再生能源,近年來世界各國正在逐漸擴大對該種能源的利用規(guī)模,然而現(xiàn)有的波浪能發(fā)電裝置大多存在轉(zhuǎn)換效率低、成本高昂等缺點,因此研發(fā)一種新型高效率、低成本的波浪能發(fā)電裝置對于減少環(huán)境污染,緩解全球能源危機具有重要意義。隨著對波浪能發(fā)電技術(shù)研究的不斷深入,一種鴨式波浪能發(fā)電裝置逐漸成為了人們關(guān)注的焦點,該裝置的波浪能一級吸收效率超越了任何其它裝置,但該裝置的液壓儲能系統(tǒng)卻使其結(jié)構(gòu)變得較為復雜,可靠性變差,時至今日仍未得到廣泛使用。本文以簡化鴨式發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)為目的,設計了新型彈簧儲能系統(tǒng),運用AQWA軟件仿真計算了鴨體的附加質(zhì)量、輻射阻尼、運動響應算子、激勵力響應算子等頻域參量,并對液壓阻尼系統(tǒng)下鴨體的運動進行了時域仿真,由時域仿真結(jié)果確定了轉(zhuǎn)換器與入射波浪間的共振頻率。根據(jù)鴨體的頻域參量求解出了其表面的波浪力,再針對彈性系統(tǒng)建立了鴨體與鴨體中軸的運動方程,進而求解出了彈性儲能鴨式波浪能采集轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率。選取轉(zhuǎn)換器模型主要參數(shù),利用正交試驗方法確定了最優(yōu)轉(zhuǎn)換器模型,并通過時域仿真手段分析了最優(yōu)模型水動力學特性。為了驗證仿真方法的準確性,文中將仿真模型按一定比例縮小后制作實驗模型并進行了水槽實驗,實驗結(jié)果表明,鴨體時域參量的仿真曲線與實驗曲線具有相同的變換趨勢。 【關(guān)鍵詞】：鴨式裝置 液壓儲能系統(tǒng) 棘輪機構(gòu) 彈簧儲能系統(tǒng)
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P743.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8
• 1.2 波浪能發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀8-18
• 1.2.1 現(xiàn)有的波浪能發(fā)電技術(shù)8-13
• 1.2.2 鴨式技術(shù)儲能系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 鴨式技術(shù)水動力學分析的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.4 Salter鴨式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)組成16-18
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容18-19
• 第2章 彈性儲能鴨式波浪能采集轉(zhuǎn)換器的總體結(jié)構(gòu)設計及研究方法19-28
• 2.1 引言19
• 2.2 彈性儲能鴨式波浪能采集轉(zhuǎn)換器的總體研究路線19-20
• 2.3 彈性儲能鴨式波浪能采集轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)組成及工作原理20-22
• 2.4 彈性儲能鴨式波浪能采集轉(zhuǎn)換器的數(shù)值仿真方法研究22-23
• 2.5 數(shù)值軟件選擇及仿真流程23-27
• 2.5.1 數(shù)值仿真軟件選擇23-24
• 2.5.2 參數(shù)設定及仿真流程24-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第3章 彈性儲能鴨式波浪能采集轉(zhuǎn)換器的頻域研究28-36
• 3.1 引言28
• 3.2 鴨體的頻域仿真結(jié)果及分析28-33
• 3.2.1 附加質(zhì)量與輻射阻尼28-30
• 3.2.2 幅值響應算子(RAO)30-33
• 3.3 液壓阻尼系統(tǒng)下鴨體的時域仿真結(jié)果及分析33-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 鴨式波浪能采集轉(zhuǎn)換器的彈性系統(tǒng)仿真及其結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究36-50
• 4.1 引言36
• 4.2 鴨式波浪能采集轉(zhuǎn)換器的彈性系統(tǒng)仿真36-45
• 4.2.1 仿真方法及鴨體模型參數(shù)提取36-37
• 4.2.2 力學模型建立37-42
• 4.2.3 線性波浪總能量求解42-43
• 4.2.4 鴨體運動方程建立43-45
• 4.3 鴨式波浪能采集轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究45-48
• 4.3.1 模型參數(shù)選擇45-46
• 4.3.2 模型參數(shù)優(yōu)化46-48
• 4.4 最優(yōu)鴨體模型的時域特性分析48-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第5章 彈性儲能鴨式波浪能采集轉(zhuǎn)換器的實驗研究50-58
• 5.1 引言50
• 5.2 仿真實物與實驗模型間的換算關(guān)系50-51
• 5.3 彈性儲能鴨式波浪能采集轉(zhuǎn)換器的實驗系統(tǒng)搭建51-54
• 5.3.1 造波水槽結(jié)構(gòu)51-52
• 5.3.2 數(shù)據(jù)測量與實驗裝置52-54
• 5.3.3 鴨體模型制作54
• 5.4 鴨體模型實驗過程及結(jié)果分析54-57
• 5.4.1 實驗內(nèi)容及過程54-55
• 5.4.2 實驗結(jié)果及數(shù)據(jù)分析55-57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻60-64
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果64-66
• 致謝66

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