面向航標(biāo)的波浪能利用研究

【摘要】：本文依托大連市2009年度科技計(jì)劃項(xiàng)目(2009E13SF177),主要針對(duì)航標(biāo)裝置的能源問(wèn)題,進(jìn)行新能源和可再生能源的研究和開(kāi)發(fā)。目前航標(biāo)裝置上利用的能源主要包括：陸地電池、柴油發(fā)電機(jī)等常規(guī)能源和太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源,而對(duì)于儲(chǔ)量豐富、開(kāi)發(fā)潛力深厚的海洋能卻利用甚少。本文重點(diǎn)研究在航標(biāo)裝置上利用波浪能發(fā)電,實(shí)現(xiàn)裝置對(duì)電能需求的自給自足。 首先,本文對(duì)傳統(tǒng)航標(biāo)上利用波浪能發(fā)電的裝置,以及文獻(xiàn)中涉及的波力發(fā)電航標(biāo)裝置的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行研究,分析其優(yōu)勢(shì)和弊端,同時(shí)結(jié)合大型波浪發(fā)電的成熟技術(shù),綜合航標(biāo)的特殊性和要求,提出利用液壓傳動(dòng)和電磁發(fā)電技術(shù)相結(jié)合的設(shè)計(jì)思路。 第二,分析研究現(xiàn)有波浪理論的適用范圍,確定以微幅波理論(Airy波理論)為本文研究的理論基礎(chǔ)。充分利用波浪特性,以AutoCAD軟件為工具進(jìn)行波浪能利用航標(biāo)裝置的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)裝置包括波能吸收機(jī)構(gòu)和波能轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。波能吸收機(jī)構(gòu)是采用浮子跟隨波浪垂向運(yùn)動(dòng)采集波浪能的結(jié)構(gòu)形式；波能轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)則采用液壓傳動(dòng)和電磁發(fā)電相結(jié)合的混合形式,以達(dá)到提高裝置波能利用效率的目的。 第三,在裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對(duì)浮子式波能吸收機(jī)構(gòu)和液壓傳動(dòng)波能發(fā)電機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究。分析不同形狀浮體所受波浪力作用的大小,從而確定浮子的形狀,同時(shí)利用浮子和波浪共振特性提高浮子的波能吸收效率,并由此確定浮子的結(jié)構(gòu)參數(shù)。設(shè)計(jì)波能轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng),并給出關(guān)鍵元件的選型原則。 第四,對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行建模,并利用MATLAB/SIMUlink軟件對(duì)其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的合理性,并對(duì)其進(jìn)行再優(yōu)化設(shè)計(jì)。 【關(guān)鍵詞】：波力發(fā)電 航標(biāo)裝置 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 建模與仿真
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：U644
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題的來(lái)源及提出11
• 1.2 課題的研究背景及意義11-15
• 1.2.1 航標(biāo)及航標(biāo)能源現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 波浪能及其利用技術(shù)14-15
• 1.2.3 本課題的研究意義15
• 1.3 波浪能航標(biāo)的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 課題的主要內(nèi)容及工作17-19
• 第2章 波浪理論分析與推導(dǎo)19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 波浪理論分析及選定19-22
• 2.2.1 波浪的基本概念19-20
• 2.2.2 波浪理論的種類(lèi)及其適用范圍20-22
• 2.2.3 波浪理論的選定22
• 2.3 微幅波理論(Airy波理論)22-27
• 2.3.1 微幅波理論的基本方程22-24
• 2.3.2 波浪的勢(shì)函數(shù)24-26
• 2.3.3 壓強(qiáng)和波浪能26-27
• 2.4 海浪譜及波浪力計(jì)算27-29
• 2.4.1 海浪譜簡(jiǎn)介27-28
• 2.4.2 弗汝德—克雷洛夫假定法28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 波力發(fā)電航標(biāo)裝置的設(shè)計(jì)30-49
• 3.1 引言30
• 3.2 設(shè)計(jì)難點(diǎn)及思路30-31
• 3.2.1 傳統(tǒng)波力發(fā)電航標(biāo)裝置存在的問(wèn)題30
• 3.2.2 設(shè)計(jì)思路30-31
• 3.3 波力發(fā)電航標(biāo)裝置的設(shè)計(jì)31-37
• 3.3.1 裝置的結(jié)構(gòu)形式31-34
• 3.3.2 裝置的工作過(guò)程34-35
• 3.3.3 裝置的可行性分析35-37
• 3.3.4 裝置的簡(jiǎn)化模型37
• 3.4 波能吸收機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)37-45
• 3.4.1 波浪特性分析及其應(yīng)用37-39
• 3.4.2 浮子的設(shè)計(jì)39-44
• 3.4.3 浮體的設(shè)計(jì)44-45
• 3.5 液壓波能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)45-48
• 3.5.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)45-46
• 3.5.2 關(guān)鍵元件的選型原則46-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第4章 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)及數(shù)學(xué)模型的建立49-62
• 4.1 波能吸收機(jī)構(gòu)分析49-57
• 4.1.1 浮子的動(dòng)態(tài)起伏位移分析49-52
• 4.1.2 浮子受力的動(dòng)態(tài)分析52-54
• 4.1.3 浮體的受力與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析54-56
• 4.1.4 系統(tǒng)波能吸收效率分析56-57
• 4.2 液壓系統(tǒng)關(guān)鍵元件的選型57-59
• 4.2.1 液壓缸的選型57-58
• 4.2.2 液壓馬達(dá)的選型58-59
• 4.3 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立59-61
• 4.3.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型59-60
• 4.3.2 浮子機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型60
• 4.3.3 液壓缸的數(shù)學(xué)模型60-61
• 4.3.4 單向閥塊的數(shù)學(xué)模型61
• 4.3.5 液壓馬達(dá)的數(shù)學(xué)模型61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第5章 系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)及分析62-76
• 5.1 引言62
• 5.2 系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)及分析62-75
• 5.2.1 系統(tǒng)仿真模型的搭建62-66
• 5.2.2 仿真結(jié)果分析66-68
• 5.2.3 系統(tǒng)的影響因素分析68-75
• 5.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第6章 結(jié)論及展望76-78
• 6.1 本文工作總結(jié)76
• 6.2 研究展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 攻讀學(xué)位期間申請(qǐng)的國(guó)家專(zhuān)利81-82
• 致謝82-83
• 研究生履歷83

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一種波浪能實(shí)驗(yàn)裝置水動(dòng)力學(xué)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)    盛松偉;游亞戈;馬玉久;

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小知識(shí)    

波浪能海水淡化的應(yīng)用研究    孫業(yè)山;游亞戈;馬玉久;吳必軍;王利生;盛松偉;何再明;

電池儲(chǔ)能在直接驅(qū)動(dòng)式波浪能發(fā)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行中的應(yīng)用(英文)    吳峰;張小平;鞠平;

西班牙將建波浪能發(fā)電站    

我國(guó)海洋波浪能領(lǐng)域?qū)＠?jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)分析    秦洪花;趙霞;張卓群;朱延雄;孫琴;

波浪能獨(dú)立穩(wěn)定發(fā)電自動(dòng)控制系統(tǒng)    吳必軍;游亞戈;馬玉久;李春林;

一種閥式磁流體波浪能直接發(fā)電系統(tǒng)的研究    李建;趙凌志;劉保林;彭燕;沙次文;許玉玉;李然;

海洋能的開(kāi)發(fā)技術(shù)    歐詩(shī)奧

雙浮體——棘輪式波浪能發(fā)電裝置    陳建秋

一種新型海上液壓發(fā)電裝置實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計(jì)    盛松偉;游亞戈;馬玉久;

基于虛擬樣機(jī)的波浪能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仿真研究    張穎;吳成東;董再勵(lì);李孟歆;

底鉸搖板式波浪能裝置的水動(dòng)力特性    趙海濤;徐偉;郝春玲;沈家法;孫志林;寧德志;

臺(tái)灣海峽及其鄰近海域波浪能資源評(píng)估    李靖;周林;鄭崇偉;陳曉斌;

離岸海洋觀測(cè)裝備波浪能供電系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)    王世明;張福曦;

波浪能液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)的永磁體設(shè)計(jì)    許玉玉;彭燕;趙凌志;李然;劉保林;李建;沙次文;韋文德;

海洋能開(kāi)發(fā)利用的新技術(shù)概覽    孫曉晶;

沉箱防波堤兼作振蕩水柱波能發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)與研究    劉臻;史宏達(dá);劉婭君;

振蕩浮子式液態(tài)金屬磁流體波浪能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的性能分析    劉保林;趙凌志;李建;許玉玉;李然;彭燕;沙次文;

國(guó)內(nèi)外海洋能技術(shù)發(fā)展與展望    王傳崑;

粵東潮汐能、波浪能、風(fēng)能綜合利用研究    李磊;

波浪能開(kāi)發(fā)進(jìn)入業(yè)界視野    本報(bào)記者 王曉蘇

新式船只能從波浪中捕捉能源    劉霞

世界首座波浪能電站有望年底投產(chǎn)    本報(bào)記者 陳萌

汕尾將建世界首座波浪能電站    

波浪能節(jié)能環(huán)保零排放 綠色發(fā)電裝置又逢春    許文強(qiáng) 陳吉業(yè)

我國(guó)海洋能源開(kāi)發(fā)又有突破性進(jìn)展    高 琳 　唐 晗

世界首座海島可再生獨(dú)立能源電站在珠海建成投產(chǎn)    梁鋼華

首座波浪能穩(wěn)定發(fā)電系統(tǒng)面世    何方

廣州研制出獨(dú)立穩(wěn)定波浪能發(fā)電系統(tǒng)    金晶 彭勇　

6人團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)“波浪能發(fā)電項(xiàng)目”    本報(bào)記者 譚華建

波浪驅(qū)動(dòng)式海洋要素垂直剖面測(cè)量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)    陳永華

碟型越浪式波能發(fā)電裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化研究    劉婭君

潮流能直驅(qū)式海水淡化裝置技術(shù)及仿真研究    徐明奇

近岸波浪引起的水流和二階長(zhǎng)波    左其華

基于波浪能獲取的機(jī)器魚(yú)能源自給系統(tǒng)研究    朱偉經(jīng)

基于頻域模型和時(shí)域模型的波浪能評(píng)估計(jì)算    魏茂興

面向海洋機(jī)器人的浮子式波浪能發(fā)電裝置研究    程晨

波浪能和太陽(yáng)能互補(bǔ)獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)的研究    張春雁

波浪發(fā)電對(duì)海灣沖淤演變的影響研究    范飛

海洋浮子式波浪發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究    王凌宇

DRAMBUIE模式應(yīng)用于東海波浪潮汐作用下沖刷過(guò)程的預(yù)測(cè)    劉力搴

振蕩浮子式波浪發(fā)電裝置最佳功率控制研究    高輝

海浪發(fā)電用永磁直線同步發(fā)電機(jī)參數(shù)分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化    李丹

基于壓電效應(yīng)的海洋浮體發(fā)電研究    閆學(xué)勇

沉箱防波堤兼作岸式振蕩水柱波力發(fā)電裝置捕能氣室的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究    李海鋒