振荡浮子式波浪能发电装置浮子的水动力学仿真

【摘要】：随着社会的快速发展，现有的传统的能源和资源都在急剧的消耗，同时也对环境造成了极大的破坏。为了缓解能源危机，各国都在新能源的开发和利用上给予大力支持。新能源的开发和利用，对人类社会和环境的可持续发张具有重要的意义。 在新能源的研究过程，海洋能源成为学者们研究的重点。本文主要内容就是研究振荡浮子式波浪能发电装置的浮子结构尺寸对波浪能吸收效率的影响。 在本文中，将利用CFD软件中的Flow-3D软件对浮子在波浪中的运动进行仿真模拟，并根据仿真的结果分析波浪对浮子作用的过程，总结波浪在与浮子相互作用时的规律和特点，为在实际设计设计浮子时提供参考。 振荡浮子式波浪能发电装置对波浪能的吸收效率受多方面的影响，其中，浮子对波浪能的吸收效率是最影响装置发电效率的根本。在研究过程中，将要仿真的浮子分成三类： 一、排水体积相同的不同形状尺寸的浮子。 二、俘获宽度相同及形状相同，排水体积不同的浮子。 三、浮子在运动限制条件不同的情况下的状态。仿真结果分析对比： 一、排水体积相同的浮子，垂直圆柱形浮子输出功率和能量吸收效率最高。 二、随着吃水深度的增加，浮子自由振荡频率减小。 三、在不同的装置条件下，中间带有固定圆柱的浮子对浮子受力和动能影响很小，而自由浮动的浮子的动能大于单向运动浮子的动能。 由仿真分析得出结论，在设计振荡浮子式波浪能发电装置的浮子时，应根据波浪条件，选择合适的浮子形状及尺寸，使之具有与波浪频率接近的自由振动频率，提高浮子的能量吸收效率和功率。 【关键词】：Flow-3D软件 振荡浮子式波浪发电装置 数值波浪水槽 仿真
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM612;P743.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-23
• 1.1 研究背景9-16
• 1.1.1 海洋能简介10-11
• 1.1.2 海洋中几种主要能量形式简介11-16
• 1.2 国内外波浪能发电技术的进展16-17
• 1.3 主要波浪能发电装置类型介绍17-21
• 1.4 研究方向21-22
• 1.5 本文主要研究内容22
• 1.6 研究目的22-23
• 2 数值波浪水槽23-34
• 2.1 数值水槽23-24
• 2.2 波浪数学模型24-27
• 2.2.1 波浪运动控制方程24-26
• 2.2.2 数值造波方法26-27
• 2.2.3 数值消波方法27
• 2.3 Flow-3D软件简介27-33
• 2.3.1 CFD介绍30
• 2.3.2 CFD的求解过程30-33
• 2.4 本章小结33-34
• 3 数值水槽模型的建立34-41
• 3.1 紊流模型34
• 3.2 VOF方法34-35
• 3.3 流固耦合35-36
• 3.4 边界条件和初始条件36-37
• 3.4.1 本文中边界条件设置36-37
• 3.4.2 初始化设置37
• 3.5 建立数值波浪水槽模型37-40
• 3.6 本章小结40-41
• 4 浮子模型仿真一41-63
• 4.1 模型对比依据41
• 4.2 浮子一模拟41-48
• 4.2.1 浮子一的尺寸结构41-43
• 4.2.2 平面流场运动分析43-48
• 4.3 浮子二模拟48-52
• 4.3.1 浮子二的尺寸结构48-49
• 4.4.2 浮子二的流场分析49-52
• 4.4 浮子三模拟52-57
• 4.4.1 浮子三的尺寸和结构52
• 4.4.2 浮子三的平面流场分析52-57
• 4.5 浮子受到的压力和运动速度57-60
• 4.5.1 浮子受到的压力和运动速度57-59
• 4.5.2 浮子的运动速度59-60
• 4.6 浮子动能及转换效率60-62
• 4.6.1 浮子能量吸收效率60-61
• 4.6.2 浮子输出功率61-62
• 4.7 本章小结62-63
• 5 浮子模型仿真二63-75
• 5.1 模型对比依据63
• 5.2 浮子的结构尺寸63
• 5.3 浮子四模拟63-68
• 5.3.1 浮子四的尺寸形状63-64
• 5.3.2 浮子四的流场分析64-68
• 5.4 浮子五模拟68-70
• 5.4.1 浮子五的结构尺寸68-70
• 5.5 不同形状的浮子70-71
• 5.6 不同吃水深度71-72
• 5.7 浮子压力和动能72-74
• 5.7.1 压力曲线72-73
• 5.7.2 动能曲线73-74
• 5.8 小结74-75
• 6 不同装置条件浮子运动75-82
• 6.1 装置一仿真75-77
• 6.1.1 装置一结构尺寸75-76
• 6.1.2 结果对比分析76-77
• 6.2 装置二77-81
• 6.2.1 装置一运动流场77-80
• 6.2.2 结果对比80-81
• 6.3 本章小结81-82
• 7 结论与展望82-84
• 7.1 结论82-83
• 7.2 展望83-84
• 参考文献84-86
• 致谢86-87
• 个人简历87-88

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

提高浮子式自记水位计抗干扰能力的方法研究    田茂连

双斜管浮子式水位平衡装置    车新垒,顾卫明,黄健

浮子式水位计综述    姚永熙

常用水位计在水文自动测报系统中的选择    王忠武;杜君;

WFC电话远传自记浮子式水位仪    

MD4412B型浮子式垂直变形测量仪液态介质防腐处理    郑黎明,张文来,李德成

模拟浮子式水面河底信号器    张德伟;

浅谈山区型河流水位计的选型    张应辉;

在霍利黑德对新一代水位测量系统、气泡式和浮子式验潮仪进行比测的情况    霍树梅

SGJ—1型悬链浮子式超声功率计    金树武;

悬链浮子式超声功率计的研制及应用    金树武;

振荡浮子式磁流体波浪能发电系统电机特性分析    胡玉震;彭燕;赵淩志;

振荡浮子式液态金属磁流体波浪能转换系统的性能分析    刘保林;赵凌志;李建;许玉玉;李然;彭燕;沙次文;

波浪能技术发展历程及应用现状    李永国;陈成明;

潮汐测量技术方法展望    彭力雄;

潮汐测量技术方法展望    彭力雄;

立足静水层利用离岸波浪能发电的方法    陈传文;

海洋波浪能发电技术现状与前景    游亚戈;盛松伟;吴必军;

软件协同动力学仿真在结构系统分析中的应用    曹恒;郑星钢;蒋辉杰;

国际空间站伸展式柔性翼展开动力学仿真    吴坛辉;史加贝;洪嘉振;刘铸永;

利用波浪能发电    张蕊

波浪能发电前景广阔    盛长峰

先期建成40个标准基站    徐中华通讯员 张润庆 黄昕

10分钟就能围油成功    邱晓华

锅炉节能试点取得显著成效    齐艳丽

太阳能热水器 水位传感器的选择与设计    浙江 石玉坤

东京计装推出高技术液位计    记者 胡晓峰

四川销售环保应急系统经受住特大洪水考验    杨泽元唐德彬

家用浮子式水位控制器的制作    山东 姜文军

波浪能发电“很潮”“很给力”    见习记者 丁乐平　记者 汪坚

振荡浮子式波浪发电装置的水动力学特性研究    马哲

浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究    张大海

围油栏拦油数值实验平台及拦油失效研究    封星

基于WIDSS的火箭发射装置虚拟样机设计及动力学仿真    裴胤

引信无返回力矩钟表机构虚拟样机技术研究    王立新

SP-70型全液压顶驱系统动力学仿真分析    王四一

水泥混凝土泵车振动性能与结构优化设计研究    王海英

水文信息系统现代化研究    舒大兴

基于鱼体肌肉模型的虚拟仿鱼机器人优化设计与仿真研究    郭春钊

火炮虚拟现实技术研究    杭燚

振荡浮子式波浪能发电装置浮子的水动力学仿真    孙玉健

振荡浮子液压式波浪能利用装置的研究    黄晶华

组合型振荡浮子波能发电装置物理模型试验研究    薛坤

水位自动控制系统的研制    杨凌波

振荡浮子式波能转换装置性能的研究    平丽

浮子式水位计的研制    张登攀

振荡浮子式波浪能采集系统的仿真及实验研究    刘莎莎

浮子形状对振荡浮子式波浪发电装置发电效率的影响    历福伟

海洋波浪发电系统振荡浮子结构的优化研究    张弘弨

浮子式液位测量系统的研制    姚宇翔