振蕩浮子式波浪發(fā)電裝置的水動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、面對(duì)嚴(yán)峻的能源危機(jī)，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(jìn)入開發(fā)者的視線，而波浪能以其儲(chǔ)量大，分布廣，獲取方式多樣等優(yōu)勢(shì)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(jī)構(gòu)、機(jī)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(diǎn)，同時(shí)，形狀選取和裝置負(fù)載兩方面的研究均對(duì)該種波浪發(fā)電裝置的深入探索提出了迫切要求。本文對(duì)振蕩浮子及能量輸出負(fù)載進(jìn)行了全面的

2、考察。
　　選取常見的圓柱形、圓錐形浮子，基于勢(shì)函數(shù)理論求解浮子的附加質(zhì)量和阻尼系數(shù)；對(duì)浮子進(jìn)行受力分析時(shí)考慮能量輸出負(fù)載對(duì)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(duì)其能量吸收頻段、共振頻率及相對(duì)振幅的影響，獲得了最優(yōu)浮子形狀及形狀參量。
　　對(duì)裝置進(jìn)行了物理模型試驗(yàn)，通過監(jiān)測(cè)浮子上、下行的運(yùn)動(dòng)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(yàn)結(jié)果與理論分析

3、結(jié)果吻合；本文通過模擬電負(fù)載作用下浮子在波浪中的耦合運(yùn)動(dòng)，分析了負(fù)載對(duì)浮子運(yùn)動(dòng)速度及輸出功率的影響。
　　基于雷諾時(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證顯示，在該水槽中的模擬試驗(yàn)不僅可以反映波浪入射條件對(duì)浮子運(yùn)動(dòng)速度的影響，對(duì)于不同形狀浮子的運(yùn)動(dòng)描述也較準(zhǔn)確。
　　構(gòu)建了原型裝置的數(shù)值模擬平臺(tái)，通過引入能量輸出負(fù)載的模擬方法，對(duì)能量輸出負(fù)載作用下