多点阵列式波浪能发电装置的水动力分析与优化_何光宇.caj

【摘要】 我国海域面积广阔,相关海洋能资源领域研究处于起步阶段,进一步开发利用海洋能资源对目前提倡的节能环保可持续发展型社会具有重要意义。海洋波浪能属于海洋能的一种,它分布广泛、能流密度大,具有很大的发展空间。本文介绍了一些国内外现有的海洋波浪能利用技术和装置,结合具体的海洋环境,提出了一种多点阵列式波浪能发电装置。该装置采用点吸收式波浪能采集方式,装置主体位于海面以上,有较好的抗腐蚀性能和采集效率,在装置设计方案的基础上,结合理论知识,对装置进行数值模拟和仿真分析,比较了不同参数下的数值模拟分析结果,并搭建了模型实验平台,对比了实验结果与仿真数据,对装置进行了优化设计,主要研究内容为:(1)根据设计思路,采用点吸收式波浪能采集方式、通过振荡浮子阵列来提高整个装置的发电效率、通过液压系统转化和传递波浪能量。完成了多点阵列式波浪能发电装置的方案设计,提出装置中一些需要研究的问题。(2)结合装置的设计图纸,建立了装置的数值仿真模型,并根据波浪理论和装置将要安装的海洋区域的海洋环境,在ANSYS AQWA软件中进行了波浪水动力仿真计算的环境参数设置。(3)介绍了单个振荡浮子的运动模型,介绍了振荡浮子受力分析的相关理论。对比了单个振荡浮子模型不同物理几何参数下的仿真计算数据,得出了振荡浮子频域响应运动的特点。(4)介绍了时域分析法的基本原理,对整个振荡浮子阵列在不同排布方式中进行仿真计算,对比了各种排列方式下的各振荡浮子的时域运动响应特性,分析了振荡浮子之间在波浪传递方向上的相互影响。(5)基于相似理论设计了实验模型的基本尺寸,并在造波水槽中搭建了波浪能发电振荡浮子阵列的模型实验平台,通过造波机模拟单向规则波浪,分析了输出转矩和输出轴的转速的数据结果比较了不同振荡浮子形状、不同振荡浮子个数、不同振荡浮子间距下振荡浮子阵列的运动响应特点。 

【Abstract】 China has vast maritime space, and the research of marine energy is in its infancy, the further development and utilization of marine energy resources is important for the promotion of energy saving and sustainable society. Ocean wave energy is a form of marine energy, which is widely distributed and high energy density. It has good development prospects.The thesis described some of the existing domestic and international ocean wave energy utilization technologies and equipments, with the combin... 

【关键词】 波浪能； 多点阵列式； 水动力分析； 优化设计；
【Key words】 Wave energy； Multi-point array； Hydrodynamic analysis； Optimization design；