【摘要】：波浪能是目前國內(nèi)外海洋能研究的熱點,我國波浪能儲量豐富,開發(fā)利用潛力巨大。深入研究波能轉(zhuǎn)換裝置,對解決我國日益嚴峻的能源和環(huán)境問題具有重要意義。漂浮式碟形越浪式波能發(fā)電裝置是一種新型的波能發(fā)電裝置,具有轉(zhuǎn)換效率高、適應(yīng)各種海況、可靠度好等特點。本文以碟形越浪式波能裝置的實用化為背景,采用物理模型試驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對該裝置進行了系統(tǒng)的研究。 本文首先提出了裝置的幾何形狀及裝配形式,并設(shè)計了裝置的初始尺寸,探討了裝置的工作原理與性能特點,再通過裝置的受力特性分析建立了主體結(jié)構(gòu)的運動方程,同時檢驗了裝置的漂浮性能。 對裝置越浪性能的物理試驗研究,明確了裝置越浪量與入射波要素的變化關(guān)系;對干舷高度、導(dǎo)流葉片數(shù)目的研究,闡明了在不同的入射波要素情況下裝置波能俘獲能力的主要影響因素；對越浪——出水系統(tǒng)的試驗,得到了越浪量與出水流量的關(guān)系。此外,本文還通過不規(guī)則波模擬試驗?zāi)Ｐ脱b置在真實海況下的工作性能。 本文建立了基于雷諾時均方程和VOF自由面追蹤方法的三維數(shù)值波浪水槽。與物理模型試驗的對比表明,該數(shù)值波浪水槽能夠有效地模擬波浪爬高及越浪,越浪量隨其影響因素的變化趨勢及計算結(jié)果與試驗基本一致。數(shù)值波浪水槽較為全面地完成了對越浪——出水系統(tǒng)的研究,監(jiān)測了出水管流速,克服了試驗過程中現(xiàn)有流速計無法監(jiān)測小管徑內(nèi)流速的問題。 三維數(shù)值波浪水槽對裝置工作性能的模擬表明,在一定范圍內(nèi),導(dǎo)流葉片個數(shù)對裝置越浪量影響較大；出水管管徑對出水流量有一定影響,管徑的選擇需綜合考慮越浪量與水輪機匹配的因素。孔板模型可近似模擬水輪機對越浪——出水系統(tǒng)出水流量的影響。 本文綜合運用數(shù)理模型試驗和計算流體力學(xué)數(shù)值模擬的方法,確定了裝置的關(guān)鍵形狀參數(shù)——導(dǎo)流葉片個數(shù)與出水管管徑,同時,給出了裝置波能轉(zhuǎn)換效率最優(yōu)的入射波要素以及適合其正常工作的干舷高度變化范圍。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：P743.2

【引證文獻】

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2 史宏達;王智強;劉婭君;薛坤;康夢晨;;適用于波浪能利用的低水頭水輪機的試驗研究[J];太陽能學(xué)報;2013年11期

3 陳兵;楊宗宇;Tom Bruce;;越浪式波能發(fā)電裝置的水力性能研究[J];可再生能源;2013年01期

4 史宏達;劉棟;劉臻;;一種新型波能發(fā)電裝置的運動響應(yīng)計算[J];中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年10期

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2 史宏達;薛坤;劉婭君;;碟型越浪式波能發(fā)電站裝置中曲面葉片式低水頭水輪機試驗研究[A];中國可再生能源學(xué)會2011年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

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4 鄭妍穎;波能推進型無人雙體觀測艇的水動力性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 范海文;基于導(dǎo)管架平臺的波能發(fā)電裝置設(shè)計與優(yōu)化[D];中國海洋大學(xué);2014年

6 王智強;超長沉管管段沉放過程的模擬研究[D];中國海洋大學(xué);2013年

7 楊宗宇;越浪式波能發(fā)電裝置水力性能的實驗研究[D];大連理工大學(xué);2013年

8 孫龍龍;基于裝置研發(fā)的波浪能評估方法研究[D];中國海洋大學(xué);2012年

9 劉棟;碟形越浪式波能發(fā)電裝置錨固系統(tǒng)設(shè)計研究[D];中國海洋大學(xué);2011年

本文編號：2806977