五翼臥輪式波浪能發(fā)電裝置研究與試驗(yàn)

【摘要】：隨著地球生態(tài)環(huán)境的破壞程度日益增加，化石燃料能源的逐漸枯竭，迫切需要新的能源來支撐人類社會(huì)的運(yùn)轉(zhuǎn)。世界各國把目光投到了海洋，海洋面積占地球的70%，其擁有豐富的各類資源，不僅有石油、天然氣、可燃冰等，還蘊(yùn)藏著巨大的、潔凈的、可再生的海洋能源。波浪能作為海洋能源的代表，又可通過合適的裝置提取到豐富的經(jīng)濟(jì)能源，因而倍受世界各國的關(guān)注和重視。人類對波浪能的研究已有100多年歷史，目前，利用波浪能發(fā)電的技術(shù)已經(jīng)有了突破性進(jìn)展，已經(jīng)從初步的研究與模型實(shí)驗(yàn)走向了制造簡易小型裝置從海洋中提取波浪能源。本文根據(jù)現(xiàn)有的波浪能發(fā)電理論和技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種新型波浪能發(fā)電裝置，即五翼臥輪式波浪能發(fā)電裝置。本文對五翼臥輪式波浪能發(fā)電裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，部件選型，對葉片水動(dòng)力性能的仿真分析，制作樣機(jī)并做了水槽和海上試驗(yàn)，本文的研究成果如下： （1）根據(jù)海洋波浪運(yùn)動(dòng)理論，本論文首先確定了五翼臥輪式波浪能發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)原則及工作原理，介紹了將要用到的相關(guān)基礎(chǔ)理論，比如：翼型理論，機(jī)械密封理論。 （2）根據(jù)相關(guān)基礎(chǔ)理論和波浪能發(fā)電裝置工作的要求，本論文確定了五翼臥輪式波浪能發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)方案，確定了裝置的結(jié)構(gòu)組成，對主要部件根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行了定制選取。 （3）根據(jù)設(shè)計(jì)確定的裝置葉片尺寸，等比例建立模型，運(yùn)用流體力學(xué)分析軟件Fluent對其進(jìn)行了水動(dòng)力性能分析，并分析了流速、轉(zhuǎn)數(shù)和安裝角對其水動(dòng)力性能的影響。 （4）制造了小型樣機(jī)，首先在水槽中做了3次實(shí)驗(yàn)，結(jié)合Fluent流體分析，對裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。之后，選擇廈門海域進(jìn)行了海上實(shí)況試驗(yàn)，驗(yàn)證了裝置的可行性及流體分析的正確性。 【關(guān)鍵詞】：波浪能發(fā)電 浪輪機(jī) 水動(dòng)力性能 安裝角 水槽試驗(yàn) 海上試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM612;P743.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 引言9-17
• 1.1 波浪能發(fā)電裝置的研究背景及意義9
• 1.2 國內(nèi)外波浪能發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 波浪能概述9-10
• 1.2.2 波浪能發(fā)電裝置的開發(fā)研究10
• 1.2.3 波浪能發(fā)電裝置的分類10-13
• 1.2.4 國內(nèi)外波浪能的開發(fā)及應(yīng)用13-15
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容15-17
• 第二章 波浪能發(fā)電裝置設(shè)計(jì)相關(guān)理論基礎(chǔ)17-23
• 2.1 波浪理論17-18
• 2.1.1 線性波理論17-18
• 2.2 翼型理論18-20
• 2.2.1 翼型主要元素18-19
• 2.2.2 翼型類型19
• 2.2.3 翼型特性19-20
• 2.3 浪輪機(jī)特性參數(shù)20-21
• 2.4 機(jī)械密封理論21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 五翼臥輪式波浪能發(fā)電裝置設(shè)計(jì)23-36
• 3.1 裝置設(shè)計(jì)方案的確定23
• 3.2 波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理23-25
• 3.2.1 裝置的結(jié)構(gòu)組成23-24
• 3.2.2 裝置的工作原理24-25
• 3.3 波浪能發(fā)電裝置的主要部件選取25-35
• 3.3.1 葉片的選取及水動(dòng)力學(xué)分析25-30
• 3.3.2 直驅(qū)式水下電機(jī)的選取30-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第四章 五翼臥輪式浪輪機(jī)水動(dòng)力性能分析36-53
• 4.1 浪輪機(jī)流體仿真36-41
• 4.1.1 FLUENT 介紹36-37
• 4.1.2 浪輪機(jī)仿真模型構(gòu)建37-38
• 4.1.3 流體計(jì)算域和網(wǎng)格劃分38-39
• 4.1.4 邊界設(shè)置和 FLUENT 湍流模型選擇39-41
• 4.2 浪輪機(jī)流速仿真分析41-43
• 4.3 浪輪機(jī)葉片安裝角度仿真分析43-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第五章 五翼臥輪式波浪能發(fā)電裝置試驗(yàn)53-67
• 5.1 裝置在 702 所水槽試驗(yàn)53-55
• 5.2 裝置在國家海洋局東海計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)中心水槽實(shí)驗(yàn)55-63
• 5.2.1 水槽試驗(yàn) 155-59
• 5.2.2 水槽試驗(yàn) 259-63
• 5.3 裝置在海上試驗(yàn)63-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 總結(jié)67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 附錄 海試后臺實(shí)測二進(jìn)制數(shù)據(jù)72-74
• 致謝74-75
• 攻讀學(xué)位期間獲得的專利與發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75

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