振蕩浮子式波浪發(fā)電裝置的水動力學(xué)特性研究.pdf

1、面對嚴(yán)峻的能源危機，低碳、節(jié)能和開發(fā)利用可再生能源將成為世界能源發(fā)展的主題。占地球總面積71％的海洋首先進入開發(fā)者的視線，而波浪能以其儲量大，分布廣，獲取方式多樣等優(yōu)勢成為最有發(fā)展前景的海洋能源之一。
　　當(dāng)今，以振蕩浮子為能量攝取機構(gòu)、機械液壓為能量傳遞模式的第三代波浪發(fā)電裝置已經(jīng)成為波浪能開發(fā)的主流和熱點，同時，形狀選取和裝置負載兩方面的研究均對該種波浪發(fā)電裝置的深入探索提出了迫切要求。本文對振蕩浮子及能量輸出負載進行了全面的

2、考察。
　　選取常見的圓柱形、圓錐形浮子，基于勢函數(shù)理論求解浮子的附加質(zhì)量和阻尼系數(shù)；對浮子進行受力分析時考慮能量輸出負載對裝置的影響，建立流體力學(xué)方程以及邊界方程；通過求解方程，分析浮子的重量、形狀及形狀參量對其能量吸收頻段、共振頻率及相對振幅的影響，獲得了最優(yōu)浮子形狀及形狀參量。
　　對裝置進行了物理模型試驗，通過監(jiān)測浮子上、下行的運動過程，明確了浮子在空載情況下重量、形狀、波浪要素與浮子隨波性的關(guān)系，試驗結(jié)果與理論分析

3、結(jié)果吻合；本文通過模擬電負載作用下浮子在波浪中的耦合運動，分析了負載對浮子運動速度及輸出功率的影響。
　　基于雷諾時均方程和 VOF自由液面追蹤方法，建立了適用于振蕩浮子波能發(fā)電裝置的三維數(shù)值波浪水槽。理論分析及物理模型實驗結(jié)果驗證顯示，在該水槽中的模擬試驗不僅可以反映波浪入射條件對浮子運動速度的影響，對于不同形狀浮子的運動描述也較準(zhǔn)確。
　　構(gòu)建了原型裝置的數(shù)值模擬平臺，通過引入能量輸出負載的模擬方法，對能量輸出負載作用下