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振荡浮子式波浪能转换装置的性能研究
| 论文题名： | 振荡浮子式波浪能转换装置的性能研究 |
| 关键词： | 工程船舶;波浪换能;波能俘获;船舶设计 |
| 摘要： | 随着世界能源危机的日益严峻，人们将目光聚焦到新能源的利用，海洋中蕴含有巨大的可再生能源，波浪能是海洋能源中最为丰富的种类之一，也是能源利用装置中研究最多的一种类型。在全球范围内提出了多种类型的波浪能转换装置，并有一部分装置达到商业化的规模，本文针对的是直驱式振荡浮子波浪能转换装置。通过建立装置在频域中的运动方程，引入了波能俘获宽度的概念，研究了不同因素对于装置波能俘获的宽度的影响；同时结合我国的实际海况，采用时域分析对装置在不同海况下的吸收能量进行了计算。 本文首先基于线性势流理论,假设能量输出系是线性的，建立了波浪能装置的频域运动方程，考虑了浮子在垂荡和纵荡方向的运动，推导了装置的波能俘获宽度和浮子运动的关系；针对不同形状浮子对于波浪能装置吸收功率的影响进行了研究；分析了能量输出系统中的阻尼系数、弹性系数以及预紧力系数对于装置吸收功率的影响。研究表明：装置的波能俘获宽度随着阻尼系数的增加呈现先增加后减少的趋势，随着弹性系数和预紧力系数的增加而减少。其次，为了研究非线性因素对于装置波能俘获宽度的影响，采用时域模型对于波浪能装置的特性进行分析。首先介绍了时域方程中卷积项的状态空间的近似解法，并和频域中的结果进行了对比，验证了算法的正确性。同时考虑了非线性阻尼系数对于波浪能装置吸收功率的影响，结果表明当非线性阻尼系数在最优有阻尼附近变化时，对于装置吸收功率的影响并不大。考虑我国沿海海域的海况，选取了三种典型的工况，对波浪能装置的性能进行了优化研究，同时结合振荡浮子式装置的结果特点，确定了在不同海况下装置的最优阻尼。最后，考虑波浪能装置在工程中的应用形式，选取了瑞典振荡浮子式波浪能装置的试验参数，计算了在不同非线性阻尼系数下装置的吸收功率，数值计算的结果和试验值吻合较好，验证了文中数值方法的正确性。 |
| 作者： | 于龙超 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 闫发锁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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