浮力擺式波浪能發(fā)電裝置仿真與實(shí)驗(yàn)研究

【摘要】：能源和環(huán)境是當(dāng)今社會的兩大熱門問題,波浪能作為儲量豐富的可再生綠色能源是可再生能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。隨著波浪能發(fā)電愈來愈被重視,世界各國提出了許多波浪發(fā)電的新設(shè)想和新技術(shù),至今大約有340余種不同的方案,發(fā)明專利超過千項(xiàng)。擺式波浪能發(fā)電裝置作為波浪能發(fā)電裝置的一種,其商用價(jià)值在不斷深入研究的過程中逐漸被體現(xiàn)出來。本文主要是關(guān)于浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的仿真與實(shí)驗(yàn)研究。從理論計(jì)算、仿真研究和廠房實(shí)驗(yàn)等三個(gè)方面對浮力擺式波浪能發(fā)電裝置進(jìn)行研究。其中理論計(jì)算為浮力擺和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù),同時(shí)提供了對裝置工作地點(diǎn)選址的參考。仿真實(shí)驗(yàn)主要利用AMEsim仿真軟件研究模擬波浪力作用下裝置的功率穩(wěn)定性,同時(shí)驗(yàn)證了數(shù)字式組合缸方案的可行性。廠房實(shí)驗(yàn)中,利用推動液壓缸模擬波浪力,研究裝置的功率穩(wěn)定性,與仿真實(shí)驗(yàn)對比分析。論文各章內(nèi)容分別簡述如下：第一章論述了課題的研究背景、波浪能發(fā)電裝置的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,提出了課題的選題意義及研究內(nèi)容。第二章具體論述了浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的組成和基本原理,分析了在裝置的研究過程中的關(guān)鍵技術(shù)。第三章首先以微幅波理論,對浮力擺固定在中位不動時(shí)的波浪力幅值進(jìn)行計(jì)算分析。然后推導(dǎo)了浮力擺運(yùn)動情況下裝置的一次能量捕獲效率,并分析了其與水深、浮力擺的機(jī)械阻尼等的關(guān)系。第四章基于前章的理論基礎(chǔ),對液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和元件選型。利用AMEsim對模擬波浪力作用下液壓系統(tǒng)的各項(xiàng)性能進(jìn)行了仿真研究。同時(shí)。針對波浪能發(fā)電裝置的特殊性,提出了一種數(shù)字式組合液壓缸的設(shè)計(jì)方案,并對其在液壓系統(tǒng)中的工作情況進(jìn)行仿真,驗(yàn)證方案的可行性。第五章對浮力擺式波浪能發(fā)電裝置5kW樣機(jī)進(jìn)行廠房實(shí)驗(yàn),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功率性能,以及變量馬達(dá)對裝置的發(fā)電功率的影響。第六章總結(jié)論文的主要研究內(nèi)容,并提出了對以后工作的展望。 【關(guān)鍵詞】：波浪能發(fā)電 水動力學(xué)計(jì)算 AMEsim仿真 數(shù)字式組合液壓缸 功率穩(wěn)定性
【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】：2012
【分類號】：TM612
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-12
• 1 緒論12-25
• 1.1 課題研究背景12-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-23
• 1.2.1 振蕩水柱式波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 越浪式波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.3 振蕩浮子式波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展及研究現(xiàn)狀20-23
• 1.3 本文的選題意義及研究內(nèi)容23-25
• 1.3.1 選題意義23-24
• 1.3.2 研究內(nèi)容24-25
• 2 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的組成、基本原理及關(guān)鍵技術(shù)25-33
• 2.1 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的組成25-29
• 2.1.1 波浪能發(fā)電裝置的一般組成25-26
• 2.1.2 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的組成26-29
• 2.2 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置工作原理29-30
• 2.3 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的關(guān)鍵技術(shù)30-32
• 2.3.1 波浪力的計(jì)算與仿真30-31
• 2.3.2 功率穩(wěn)定性31-32
• 2.3.3 頻率穩(wěn)定性32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 3 浮力擺水動力學(xué)計(jì)算與分析33-62
• 3.1 浮力擺的受力分析33-43
• 3.1.1 微振幅波的基本方程和邊界條件33-36
• 3.1.2 波浪水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動軌跡36-38
• 3.1.3 微幅波的壓力場分布及浮力擺的受力與力矩分析38-43
• 3.2 浮力擺的二維水動力學(xué)研究43-60
• 3.2.1 運(yùn)動方程解析43-51
• 3.2.2 浮力擺式發(fā)電裝置的能量捕獲率分析51-53
• 3.2.3 計(jì)算結(jié)果分析53-60
• 3.3 本章小結(jié)60-62
• 4 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真62-88
• 4.1 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置整體方案62-65
• 4.1.1 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)組成62-64
• 4.1.2 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置的工作原理64-65
• 4.2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及元件選型65-71
• 4.2.1 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)66-69
• 4.2.2 液壓系統(tǒng)元件選型69-71
• 4.3 波浪力作用下液壓系統(tǒng)的仿真研究71-80
• 4.3.1 微幅波作用下液壓系統(tǒng)仿真71-77
• 4.3.2 不規(guī)則波浪作用下液壓馬達(dá)輸出功率仿真77-80
• 4.4 液壓系統(tǒng)中蓄能器和變量馬達(dá)的仿真研究80-83
• 4.5 一種數(shù)字式組合缸的設(shè)計(jì)及其仿真研究83-87
• 4.6 本章小結(jié)87-88
• 5 浮力擺式波浪能發(fā)電裝置實(shí)驗(yàn)研究與結(jié)果分析88-100
• 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)與搭建88-93
• 5.2 模擬波浪力作用下裝置性能研究93-98
• 5.2.1 微幅波作用下裝置的發(fā)電功率研究93-96
• 5.2.2 不規(guī)則波作用下裝置的發(fā)電功率研究96-98
• 5.3 變量馬達(dá)對裝置性能影響研究98-99
• 5.4 本章小結(jié)99-100
• 6 總結(jié)與展望100-102
• 6.1 論文總結(jié)100-101
• 6.2 工作展望101-102
• 參考文獻(xiàn)102-107
• 附錄107

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