“點頭鴨”波浪能裝置的水動力學特性及效率研究

【摘要】：隨著社會經濟的發(fā)展,化石燃料的大規(guī)模利用與消耗引發(fā)的能源問題與環(huán)境問題日趨嚴峻,世界各國都在積極進行著潔凈可再生能源的開發(fā)與利用工作。海洋能作為清潔可再生能源的一種,越來越成為社會關注的焦點?！包c頭鴨”波浪能裝置是一種高效的波能轉換裝置,對其進行的研究進而對開發(fā)海洋能、發(fā)展清潔可再生能源具有重要的意義。本文對鴨式波浪俘能裝置的水動力特性和效率問題進行了研究。針對上述問題,首先給出了一階線性波浪的控制方程和邊界條件并對其進行推導求解,在此求解的基礎上在FLUENT軟件中使用動邊界造波法和源項消波法建立了二維數值波浪水池,并對其造波效果和消波效果進行了驗證;其次,根據鴨式波浪俘能裝置在自由水面處運動的流場控制方程和邊界條件對鴨式裝置的附加質量和附加阻尼進行了理論分析,并基于附加質量和附加阻尼的數值求解方法,通過數值模擬求解了俘能裝置的附加質量和附加阻尼;最后,在上述工作的基礎上,通過對俘能裝置的受力分析和運動分析,建立了俘能裝置與波浪相互作用的流固耦合模型并進行了數值模擬。根據數值模擬結果對俘能裝置在波浪作用下的受力與運動情況進行了分析,并從波浪的角度對俘能裝置的波能轉換效率進行了分析,從而為鴨式波浪俘能裝置的實際推廣運用和進一步研究提供了參考。 【關鍵詞】：鴨式波浪俘能裝置 二維數值水池 附加質量 附加阻尼 流固耦合 數值模擬
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P743.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 選題背景及意義9-15
• 1.2 國內外研究動態(tài)15-17
• 1.3 課題研究內容17-18
• 第2章 波浪的基本理論及數值水池的建立18-32
• 2.1 引言18
• 2.2 波浪的基本理論18-23
• 2.2.1 波浪運動的控制方程18-19
• 2.2.2 波浪運動的邊界條件19-21
• 2.2.3 一階線性波浪的求解21-23
• 2.3 數值造波與消波23-25
• 2.3.1 數值造波方法23-24
• 2.3.2 數值消波方法24-25
• 2.4 二維數值波浪水池的構建25-31
• 2.4.1 計算模型與網格的劃分25-26
• 2.4.2 計算參數與邊界條件的設置26-27
• 2.4.3 數值計算結果驗證27-31
• 2.5 本章小結31-32
• 第3章 附加質量與附加阻尼的求解32-45
• 3.1 引言32
• 3.2 附加質量與附加阻尼的理論分析32-37
• 3.2.1 附加質量和附加阻尼的求解方法32-33
• 3.2.2 附加質量和附加阻尼的理論推導33-35
• 3.2.3 附加質量和附加阻尼數值計算原理35-37
• 3.3 附加質量和附加阻尼的數值計算37-44
• 3.3.1 計算模型的建立與網格劃分37-38
• 3.3.2 縱蕩數值模擬結果38-40
• 3.3.3 垂蕩數值模擬結果40-42
• 3.3.4 縱搖數值模擬結果42-44
• 3.4 本章小結44-45
• 第4章 “點頭鴨”波能裝置的水動力學特性與效率研究45-62
• 4.1 引言45
• 4.2 鴨式俘能裝置模型建立45-47
• 4.2.1 鴨式俘能裝置的模型參數45-46
• 4.2.2 計算模型與網格劃分46-47
• 4.2.3 計算參數與邊界條件設置47
• 4.3 鴨式俘能裝置的水動力學特性分析47-56
• 4.3.1 俘能裝置運動的理論基礎47-48
• 4.3.2 俘能裝置運動的空間受力分析48-49
• 4.3.3 俘能裝置的流固耦合模型49-50
• 4.3.4 俘能裝置水動力學特性的數值模擬50-56
• 4.4 鴨式俘能裝置的效率分析56-61
• 4.4.1 效率分析方法56-57
• 4.4.2 入、反射波分離57
• 4.4.3 效率計算結果57-61
• 4.5 本章小結61-62
• 第5章 結論與展望62-64
• 5.1 結論62-63
• 5.2 展望63-64
• 參考文獻64-68
• 附錄68-71
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果71-72
• 致謝72

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