發(fā)布時間：2020-05-14 16:20

【摘要】：波浪能作為一種可再生能源,具有分布廣泛、能流密度大、開發(fā)利用方便等特點(diǎn)。為有效利用波浪能,各國學(xué)者提出了若干種具有代表性的波能轉(zhuǎn)換裝置(WEC),根據(jù)工作原理可分為振蕩水柱式、點(diǎn)吸收式、擺式等。以上裝置中提取波浪能的部分多數(shù)為剛性結(jié)構(gòu),所以在結(jié)構(gòu)參數(shù)確定的情況下,只能在較窄的波頻范圍內(nèi)提取較多的波浪能。實(shí)際海況下波浪頻譜較寬,為了增大波能轉(zhuǎn)換裝置高效率工作的波頻寬度,Chaplin et.al(2015)提出了一種漂浮式氣囊波能轉(zhuǎn)換裝置。該裝置包括上部可壓縮式氣囊,底部空腔式沉子和設(shè)置于兩者之間的PTO,三者組成一個封閉系統(tǒng)。氣囊在波浪的作用下壓縮和膨脹,迫使氣體在氣囊和沉子空腔之間來回流動,推動PTO工作,將波浪能轉(zhuǎn)換為電能。針對氣囊裝置的特殊性,本文分別建立了氣囊裝置靜力分析模型、水動力分析模型和波能吸收效率計(jì)算模型。氣囊受到靜水壓力和內(nèi)部氣體壓力,根據(jù)靜力平衡建立方程,通過迭代方法求解得到不同參數(shù)條件下氣囊的靜平衡外形。通過與Chaplin et.al實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比,驗(yàn)證了靜力分析模型的正確性。水動力模型中,忽略氣囊彈性變形引起的輻射波浪力,即氣囊上的波浪力為剛性氣囊靜止時受到的波浪激振力,基于線性勢流理論利用邊界元法求解�；�于氣體等熵原理建立了氣囊在波浪作用下氣壓與氣囊體積變形的關(guān)系。在動平衡方程中忽略氣囊的慣性力,即氣囊裝置在波浪力作用下每一時刻均處于靜力平衡狀態(tài)。最后根據(jù)氣囊靜水外形數(shù)值迭代方法和氣體等熵原理建立裝置吸收效率計(jì)算方法。針對漂浮式氣囊和固定式氣囊,分別開展了靜力特性分析。研究了內(nèi)部氣壓、沉子質(zhì)量,張力筋腱長度等參數(shù)對氣囊剛度的影響規(guī)律。針對固定式氣囊波能轉(zhuǎn)換裝置,采用控制變量法研究不同結(jié)構(gòu)因素對氣囊裝置波能吸收效率的影響,分析各參數(shù)的影響趨勢和物理意義,得到最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P743.2;TM612

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本文編號：2663618