本文選題：微型波浪能 + 波浪能吸收�。� 參考：《國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：隨著當(dāng)代社會能源問題的日益緊張,可再生能源的開發(fā)與利用成為重要的發(fā)展方向。波浪能作為可再生能源的重要部分,具有綠色環(huán)保和儲量豐富的特點(diǎn),吸引了更多的投入與研究。一般來說,波浪能利用主要有兩個(gè)方面,一種是大規(guī)模性的波浪發(fā)電,目的是滿足人們對生產(chǎn)和生活用電的需求,相關(guān)的波浪能利用及其技術(shù)不斷進(jìn)步成熟;另一種是微型波浪能利用,目的是滿足航標(biāo)燈、水下航行器、水面航行器和監(jiān)測浮標(biāo)等小型海洋設(shè)備的用電需求。目前,關(guān)于微型波浪能利用及其相關(guān)技術(shù)的研究較少。針對小型海洋設(shè)備的能量供給問題,本文提出一種基于橫搖運(yùn)動微型波浪能轉(zhuǎn)換裝置,以橫搖運(yùn)動作為基本運(yùn)動形式對微型波浪能進(jìn)行吸收,設(shè)計(jì)一種新型的動力輸出裝置解決微型波浪能的能量轉(zhuǎn)換問題。圍繞微型波浪能吸收機(jī)理與轉(zhuǎn)換裝置,本文開展的創(chuàng)新性工作主要有以下幾個(gè)方面:1、深入全面地總結(jié)了現(xiàn)有小型海洋設(shè)備的能量供給方式,概括歸納出一種微型波浪能轉(zhuǎn)換裝置的定義。本文結(jié)合應(yīng)用背景與波浪能利用的相關(guān)研究,分別論述了小型海洋設(shè)備的能量供給技術(shù)、波浪能吸收方式以及能量轉(zhuǎn)換的研究情況,并歸納出一種微型波浪能轉(zhuǎn)換裝置的定義,通過對波浪能的吸收、轉(zhuǎn)換和存儲,為小型海洋設(shè)備提供能量。在此基礎(chǔ)上,對微型波浪能吸收與轉(zhuǎn)換方面的相關(guān)技術(shù)及其存在的問題進(jìn)行了總結(jié)。2、結(jié)合波浪特點(diǎn)分析微型波浪能吸收的可行性,提出了一種基于橫搖運(yùn)動的微型波浪能吸收方法。本文對波浪的運(yùn)動特點(diǎn)與能量特點(diǎn)以及分布情況進(jìn)行研究,運(yùn)用微幅波理論對規(guī)則波和不規(guī)則波進(jìn)行數(shù)學(xué)描述;結(jié)合浮體在波浪下的運(yùn)動特點(diǎn),比較了橫搖運(yùn)動和垂蕩運(yùn)動在微型波浪能吸收的優(yōu)劣;確定以浮體橫搖運(yùn)動作為波浪能吸收方式,運(yùn)用動量(矩)定理與歐拉方程,推導(dǎo)了浮體在波浪下的橫搖運(yùn)動方程,討論了橫搖運(yùn)動用于微型波浪能吸收的可行性。3、以基于絕對橫搖運(yùn)動的單浮體波浪能轉(zhuǎn)換裝置為研究對象,深入分析了影響微型波浪能吸收的關(guān)鍵因素。根據(jù)浮體的橫搖運(yùn)動方程,提出并建立單浮體波浪能轉(zhuǎn)換裝置的數(shù)學(xué)模型與能量模型;在考慮浮體橫搖過程中的非線性因素的基礎(chǔ)上,運(yùn)用解析法求解裝置的數(shù)學(xué)模型;重點(diǎn)對浮體橫搖固有頻率及其影響因素進(jìn)行分析,利用數(shù)值分析的方法討論單浮體波浪能轉(zhuǎn)換裝置在規(guī)則波和不規(guī)則波中獲得的能量。結(jié)果表明,單浮體裝置在規(guī)則波中對波浪能的最佳吸收是通過浮體的諧搖實(shí)現(xiàn)的,而增大浮體的固有頻率有利于提高裝置在不規(guī)則波中對波浪能的吸收。4、提出了一種基于相對橫搖運(yùn)動的雙浮體波浪能吸收方案,深入分析了參考第頁系浮體設(shè)計(jì)對波浪能吸收的影響。以控制參考系浮體橫搖運(yùn)動為目標(biāo),本文討論參考系浮體在水下的橫搖穩(wěn)定性及其影響因素;建立雙浮體式波浪能轉(zhuǎn)換裝置數(shù)學(xué)模型并求解,利用數(shù)值分析的方法對影響裝置的關(guān)鍵因素進(jìn)行討論,尤其是水下浮體對裝置的影響;對利用雙浮體相對橫搖運(yùn)動的波浪能吸收方式進(jìn)行總結(jié),給出雙浮體波浪能轉(zhuǎn)換裝置的一般性設(shè)計(jì)思路。結(jié)果表明,水下浮體設(shè)計(jì)對波浪能吸收的影響是復(fù)雜的,而通過控制其橫搖幅值,可避免水下浮體運(yùn)動對裝置的不利影響,從而穩(wěn)定裝置對波浪能的吸收。5、研究了一種內(nèi)置慣性擺式波浪能吸收方案,深入分析了慣性擺參數(shù)設(shè)計(jì)對波浪能吸收的影響規(guī)律。對單自由度和二自由度慣性擺的動力學(xué)與運(yùn)動學(xué)進(jìn)行分析,考察其在外界激勵下的運(yùn)動響應(yīng);結(jié)合浮體的橫搖運(yùn)動方程,建立了單自由度內(nèi)置慣性擺式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行求解,并通過數(shù)值分析的方法對影響裝置的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析;對內(nèi)置慣性擺裝置的吸收方式進(jìn)行總結(jié),給出波浪能轉(zhuǎn)換裝置的一般性設(shè)計(jì)思路。結(jié)果表明,合理設(shè)計(jì)慣性擺的擺長,控制其固有角頻率有利于提高慣性擺作為參考系的穩(wěn)定性,而擺重的增加則拓寬了對PTO裝置的選擇范圍,有利于提高裝置對波浪能的吸收。6、針對微型波浪能轉(zhuǎn)換裝置中的能量轉(zhuǎn)換部分,提出并設(shè)計(jì)了一種基于彈性儲能裝置的能量轉(zhuǎn)換裝置。以正向能量轉(zhuǎn)換裝置為研究對象,對其工作原理進(jìn)行闡述。對彈性儲能裝置設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題進(jìn)行研究,包括卷簧及其控制機(jī)構(gòu),重點(diǎn)對卷簧進(jìn)行了有限元應(yīng)力分析和模態(tài)分析,并設(shè)計(jì)了卷簧的輸入、輸出控制機(jī)構(gòu);研制了基于彈性儲能裝置的不帶動力匹配環(huán)節(jié)的正向能量轉(zhuǎn)換裝置原理樣機(jī),分別通過手動試驗(yàn)和六自由度試驗(yàn)臺模擬橫搖運(yùn)動的方法,對正向能量轉(zhuǎn)換裝置的工作情況進(jìn)行測試。試驗(yàn)結(jié)果表明,負(fù)載兩端測得的平均功率跟橫搖周期有關(guān),橫搖周期越短,平均功率越大。為了提高裝置的平均發(fā)電功率,應(yīng)根據(jù)橫搖周期合理設(shè)計(jì)動力匹配環(huán)節(jié)。
[Abstract]:This paper summarizes the energy supply technology , wave energy absorbing mode and energy conversion of miniature wave energy . In order to improve the absorption of wave energy by means of numerical analysis , a mathematical model of wave energy conversion device with built - in inertia pendulum is discussed .
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P743.2;P742

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7 ;從水下開發(fā)利用波浪的能量[J];中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)信息;1997年01期

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本文編號：2052177