弹性储能鸭式波浪能采集转换器的研究

【摘要】：波浪能是一种开发潜力巨大的可再生能源,近年来世界各国正在逐渐扩大对该种能源的利用规模,然而现有的波浪能发电装置大多存在转换效率低、成本高昂等缺点,因此研发一种新型高效率、低成本的波浪能发电装置对于减少环境污染,缓解全球能源危机具有重要意义。随着对波浪能发电技术研究的不断深入,一种鸭式波浪能发电装置逐渐成为了人们关注的焦点,该装置的波浪能一级吸收效率超越了任何其它装置,但该装置的液压储能系统却使其结构变得较为复杂,可靠性变差,时至今日仍未得到广泛使用。本文以简化鸭式发电装置结构为目的,设计了新型弹簧储能系统,运用AQWA软件仿真计算了鸭体的附加质量、辐射阻尼、运动响应算子、激励力响应算子等频域参量,并对液压阻尼系统下鸭体的运动进行了时域仿真,由时域仿真结果确定了转换器与入射波浪间的共振频率。根据鸭体的频域参量求解出了其表面的波浪力,再针对弹性系统建立了鸭体与鸭体中轴的运动方程,进而求解出了弹性储能鸭式波浪能采集转换器的转换效率。选取转换器模型主要参数,利用正交试验方法确定了最优转换器模型,并通过时域仿真手段分析了最优模型水动力学特性。为了验证仿真方法的准确性,文中将仿真模型按一定比例缩小后制作实验模型并进行了水槽实验,实验结果表明,鸭体时域参量的仿真曲线与实验曲线具有相同的变换趋势。 【关键词】：鸭式装置 液压储能系统 棘轮机构 弹簧储能系统
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P743.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-19
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8
• 1.2 波浪能发电技术的研究现状8-18
• 1.2.1 现有的波浪能发电技术8-13
• 1.2.2 鸭式技术储能系统的研究现状13-15
• 1.2.3 鸭式技术水动力学分析的研究现状15-16
• 1.2.4 Salter鸭式波浪能发电装置的结构组成16-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-19
• 第2章 弹性储能鸭式波浪能采集转换器的总体结构设计及研究方法19-28
• 2.1 引言19
• 2.2 弹性储能鸭式波浪能采集转换器的总体研究路线19-20
• 2.3 弹性储能鸭式波浪能采集转换器的结构组成及工作原理20-22
• 2.4 弹性储能鸭式波浪能采集转换器的数值仿真方法研究22-23
• 2.5 数值软件选择及仿真流程23-27
• 2.5.1 数值仿真软件选择23-24
• 2.5.2 参数设定及仿真流程24-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第3章 弹性储能鸭式波浪能采集转换器的频域研究28-36
• 3.1 引言28
• 3.2 鸭体的频域仿真结果及分析28-33
• 3.2.1 附加质量与辐射阻尼28-30
• 3.2.2 幅值响应算子(RAO)30-33
• 3.3 液压阻尼系统下鸭体的时域仿真结果及分析33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 鸭式波浪能采集转换器的弹性系统仿真及其结构参数优化研究36-50
• 4.1 引言36
• 4.2 鸭式波浪能采集转换器的弹性系统仿真36-45
• 4.2.1 仿真方法及鸭体模型参数提取36-37
• 4.2.2 力学模型建立37-42
• 4.2.3 线性波浪总能量求解42-43
• 4.2.4 鸭体运动方程建立43-45
• 4.3 鸭式波浪能采集转换器的结构参数优化研究45-48
• 4.3.1 模型参数选择45-46
• 4.3.2 模型参数优化46-48
• 4.4 最优鸭体模型的时域特性分析48-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 弹性储能鸭式波浪能采集转换器的实验研究50-58
• 5.1 引言50
• 5.2 仿真实物与实验模型间的换算关系50-51
• 5.3 弹性储能鸭式波浪能采集转换器的实验系统搭建51-54
• 5.3.1 造波水槽结构51-52
• 5.3.2 数据测量与实验装置52-54
• 5.3.3 鸭体模型制作54
• 5.4 鸭体模型实验过程及结果分析54-57
• 5.4.1 实验内容及过程54-55
• 5.4.2 实验结果及数据分析55-57
• 5.5 本章小结57-58
• 结论58-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果64-66
• 致谢66

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