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半潜式风能-波浪能联合开发装置动力特性研究
| 论文题名： | 半潜式风能-波浪能联合开发装置动力特性研究 |
| 关键词： | 半潜式浮式风机平台;风浪联合发电;波浪能浮子尺寸分析;系泊设计 |
| 摘要： | 随着化石能源的急剧消耗，环境污染情况愈发严重，传统能源也日趋枯竭。为贯彻新发展理念，确保如期实现碳达峰、碳中和的具体目标，可再生清洁能源的开发与利用意义重大。 海上风能和波浪能储量巨大，我国海上风能储量约为7.5亿千瓦，我国沿岸波浪能理论平均功率约为1285万千瓦，具有巨大的开发潜力。海上强风通常也伴随着较强的海浪，将风能与波浪能联合开发能够提高对海洋可再生能源利用率，将风能和波浪能捕获装置结合设计不仅可以共用风机平台的系泊系统以及传输电缆，还能减少占用海域面积，有利于提高我国海洋开发能力。 本文提出一种将半潜式浮式风机平台与振荡浮子式波能转换装置结合的风浪联合开发装置，通过水动力软件ANSYS-AQWA建立装置的水动力模型并进行频域计算，对比了单个振荡浮子与联合装置设计下，振荡浮子的附加质量、辐射阻尼、波浪力以及响应幅值算子，进而对比了在不同波浪方向和波浪周期下发电功率结果，验证了联合装置设计能有效提升振荡浮子发电装置的发电功率。 其次，对联合开发装置的PTO系统进行参数分析，选取较优的PTO阻尼取值。从而针对联合开发装置中的振荡浮子半径尺寸进行优化设计，探究了联合开发装置中不同浮子半径下在多个周期的规则波和不规则波中垂荡位移、速度以及发电功率，通过发电功率比较，得到了更为合适的浮子半径尺寸。 最后，针对联合装置系泊系统，进行了时长7200秒的时域模拟，对比了不同系泊刚度与单元质量对联合开发装置的位移、系泊载荷、卧链长度以及发电功率的影响，为保证装置的稳定性、延长系泊寿命及提升联合开发装置发电效率，对系泊系统的参数选取选择给出参考建议。 |
| 作者： | 王壬 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 陈明胜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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