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置于浮式防波堤上的波浪能捕获装置研究
| 论文题名： | 置于浮式防波堤上的波浪能捕获装置研究 |
| 关键词： | 数值波浪水槽;浮式防波堤;消波性能;Savonius型转子;波浪能发电 |
| 摘要： | 随着全球自然油气资源和渔业资源的日渐短缺，人类对海洋可再生能源开发和海洋养殖业发展的力度日渐加强。海洋能密度大、储量丰，但对其开发利用尚处于探索阶段；海洋养殖技术的发展相对较成熟，但兼具安全性、可靠性和经济性的深远海养殖装备技术却相对比较落后。因此，开展海洋养殖装备抗风浪技术和波浪能捕获与转换技术研究及其集成应用研究具有重要的理论意义和实用价值。 本文针对我国东海象山海域养殖装备抵御台风破坏的需要，提出了一种将Savonius型（S型）转子配置于浮式防波堤上的一体化设计方案，利用S型转子捕获波浪能并进一步将其转换为电能，可在提高防波堤消波减流性能、为养殖装备提供抗风浪屏障的同时，为养殖装备运行提供所需的绿色能源；采用数值仿真和实验研究的方法对浮式防波堤与S型转子阵列一体化装置进行了研究，取得了具有较大参考价值的结果。 本文采用边界造波及阻尼消波方法，基于Realizablek-ε湍流模型和VOF两相流模型建立了二维数值波浪水槽，为后续数值仿真研究提供了基本条件；建立了防波堤的动力学模型，采用数值方法在二维数值波浪水槽中仿真研究了防波堤结构参数对其消浪特性的影响；提出了一种设有弹片阀结构的S型转子，建立了转子动力学模型，采用数值方法在三维数值波浪水槽中仿真研究了转子重叠率、相对入水深度和弹片阀开口率等参数对转子动力学性能的影响；为解决单个转子捕能系数低的问题，提出了S型转子按阵列配置于浮式防波堤上的方案，研究了转子转动产生的涡街对尾流场流动参数的影响、不同流速下涡街对下游转子动力学性能的影响以及转子间距对转子动力学性能的影响；依据相似准则制作了浮式防波堤和转子实物模型，采用与上述数值仿真分析相同的波流参数，在实验室已有造波池内对浮式防波堤和S型转子实物模型进行了实验测试，实验结果验证了本文所提出的方案的可行性、所建立的动力学模型的正确性以及所采用的仿真分析方法的有效性。 |
| 作者： | 吴映江 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 于爱兵;宋瑞银 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 宁波大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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