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波能装置与浮式防波堤集成系统模型试验研究
| 论文题名： | 波能装置与浮式防波堤集成系统模型试验研究 |
| 关键词： | 浮式防波堤;波浪能浮子;能量转换效率;防波性能;集成系统 |
| 摘要： | 化石能源大量消耗带来的一系列生态和环境问题，加快开发研究可再生能源已成为世界各国的普遍共识，海洋能是一种清洁、安全、高效的可再生能源，波浪能是一种储量大，密度高，分布广泛，可预测性强的海洋能。在多种波能装置中，振荡浮子具有较高的波能转换效率，但由于其制造、安装、维护成本较高，需要单独锚泊系统等问题，商业化利用进程受阻。将振荡浮子波能装置与浮式防波堤结合，可以有效降低成本，并可共同维护、共享系泊。本研究旨在通过水池试验开展集成系统中波能装置与防波堤的良性耦合研究，并为工程实际提供参考。 本文通过相似准则方法确定试验模型缩尺比，波能装置模型应用磁力阻尼器作为获能(PTO)系统，通过垂荡运动带动磁力阻尼器发电，通过浪高仪测量系统前后波高，计算得到透射系数、反射系数。本文开展单浮体集成装置的防波与波能转换特性试验研究，通过自由衰减试验测得方箱形、三角形、三角加挡板形浮子所受的摩擦阻尼，进而得到各浮子集成装置最优PTO阻尼。本文开展不同底部形状及入射波高对集成装置波能转换功率和防波性能影响研究。以上试验结果表明非对称型浮子的波能转换性能和防波性能要优于对称型浮子，三角加挡板浮子的发电防波性能最优。 将方箱形波能装置和三角加挡板形波能装置布置在方箱型浮式防波堤前，本文开展双浮体混合装置防波与波能转换特性试验研究。测量并计算不同波能装置与防波堤间距情况下波能装置的最优PTO阻尼和波能转换功率，本文开展单浮体集成系统与双浮体混合装置性能对比研究，试验结果表明窄缝共振现象对对称形浮子的转换效率有很大提升，但对非对称形浮子的转换效率有不利影响。本文随后开展浮子间距对三角加挡板形WEC-浮式防波堤混合装置波能转换功率和防波性能影响研究，试验结果表明浮子间距越大，混合装置的窄缝共振现象越弱，共振周期处波能浮子的转换效率越小。 |
| 作者： | 赵嘉先 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 周斌珍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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