【摘要】：造波機(jī)板前的波高測(cè)量是目前水力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重要環(huán)節(jié)之一,測(cè)量系統(tǒng)裝置的成功研發(fā)可實(shí)現(xiàn)對(duì)造波機(jī)推波板前水位數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)量,同時(shí)可實(shí)現(xiàn)自身供給電能,對(duì)于發(fā)展吸收式造波理論以及解決供電和數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題具有重要的意義。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)說(shuō)吸收式造波機(jī)在少許資金投入的同時(shí)使實(shí)驗(yàn)成果得到改善,傳統(tǒng)造波機(jī)因?yàn)榭煽啃詥?wèn)題需再次投資人力物力實(shí)驗(yàn)多次但同時(shí)意味著解決問(wèn)題期限變長(zhǎng),對(duì)科研不利且成本增加�？傊ǜ邷y(cè)量系統(tǒng)對(duì)于發(fā)展吸收式造波是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作,為造波機(jī)控制波浪運(yùn)動(dòng)提供了可靠依據(jù),更重要的是為后續(xù)開(kāi)發(fā)相關(guān)控制軟件提供根基。為保證系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),該研究除了測(cè)量模塊還需要供電模塊,鑒于導(dǎo)線檢修等諸多因素本文使用無(wú)線方式進(jìn)行供電和數(shù)據(jù)傳輸。供電模塊采用振蕩水柱波能轉(zhuǎn)換裝置,它安裝方便且后續(xù)無(wú)需調(diào)整,長(zhǎng)時(shí)間工作無(wú)磨損。本文基于測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)用性為背景,將完整系統(tǒng)分為三大部分:波高測(cè)量模塊、波能轉(zhuǎn)換裝置的氣室研究和電源管理模塊。波高測(cè)量裝置運(yùn)用一種新型的傳感器,通過(guò)對(duì)該傳感器的水電阻的數(shù)值測(cè)量間接反映水位情況。由于水電阻數(shù)值是很小的,系統(tǒng)需應(yīng)用同步檢波原理將微小的電阻信號(hào)從干擾信號(hào)中檢測(cè)讀出。該測(cè)量裝置經(jīng)過(guò)原理分析和可行性分析,從設(shè)計(jì)電路到焊接實(shí)物電路,最后調(diào)試測(cè)量輸出值并繪制數(shù)據(jù)圖。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn):電路輸出信號(hào)與液位成線性關(guān)系,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)電路的正確性,不僅提高了測(cè)量精度且允許測(cè)量范圍有所擴(kuò)展。本文中供電裝置采用振蕩水柱波能轉(zhuǎn)換形式,運(yùn)用流體分析方法分析結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)性能研究,選用雷諾時(shí)均方程,基于VOF模型構(gòu)建裝置的二維模型模擬仿真氣室結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)對(duì)波能俘獲能力高低的影響。本文主要研究氣室多個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)諸如寬度、前墻吃水深度、前墻厚度、底坡坡角等和入射波浪周期對(duì)波能轉(zhuǎn)換造成的影響,同時(shí)獲得對(duì)氣室工作性能影響較大的參量。建模和流體分析模塊分別利用Gambit和Fluent軟件完成。研究發(fā)現(xiàn):基于同樣參數(shù)波浪運(yùn)動(dòng)的前提,氣室前墻厚度能夠在一定程度上影響波能轉(zhuǎn)換效率,而氣室寬度對(duì)效率影響并不顯著,但當(dāng)寬度數(shù)值越發(fā)增大時(shí),效率反而減小;前墻厚度增大時(shí)效率會(huì)降低;前墻吃水深度較小時(shí)效率不高;坡角在20到30度之間的效率較高一些;波浪入射波周期長(zhǎng)短對(duì)效率影響較大,短周期內(nèi)隨時(shí)間變大而效率提升,之后在周期變長(zhǎng)后速效率降低。電源管理模塊經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)、整流電路以及采用芯片LTM8061對(duì)轉(zhuǎn)化的電能信號(hào)進(jìn)行管理,以便支持傳感器測(cè)量電路正常運(yùn)轉(zhuǎn)。風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的電能信號(hào)之后經(jīng)過(guò)全波整流進(jìn)行處理,最終輸入LTM8061進(jìn)行管理后可對(duì)鋰電池充電,電能信號(hào)經(jīng)過(guò)一系列處理后可對(duì)波高測(cè)量電路進(jìn)行穩(wěn)定供電。數(shù)據(jù)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)和無(wú)線模塊完成無(wú)線傳輸。這些模塊缺一不可,共同構(gòu)成了測(cè)量系統(tǒng)完成連續(xù)實(shí)時(shí)測(cè)量工作。研究結(jié)果對(duì)吸收式造波具有指導(dǎo)價(jià)值。
【圖文】：

圖 1-1 壓力液位計(jì)常工作階段之前，要將液位計(jì)放置在妥當(dāng)位置，如上圖所示。液體入口位于下方，變長(zhǎng)水位持續(xù)上升，測(cè)量點(diǎn)的壓力值也愈位置不是一成不變的，根據(jù)實(shí)際情況與測(cè)高測(cè)量工作時(shí)的便利之處在于非接觸性。要投入過(guò)多人力也無(wú)需投入更多零件與被作沒(méi)有很大難度，測(cè)量較過(guò)去非常便利[1但是壓力液位計(jì)比起其他方法在諸多方面尤其淺顯同時(shí)具備線性特點(diǎn)，而且關(guān)于分量液位的基本思路[18]是計(jì)算雷達(dá)信號(hào)發(fā)是一定的，，那可距離與時(shí)間成線性關(guān)系。后折回，最后返回信號(hào)被信號(hào)線收到。雷間與信號(hào)端到液面的距離是線性關(guān)系。該現(xiàn)在海外市場(chǎng)上。最初該設(shè)備出現(xiàn)于市面

圖 1-2 太陽(yáng)能（左上）、風(fēng)能（右上）、潮汐能（左下）和波能（右下）發(fā)電風(fēng)力發(fā)電運(yùn)用風(fēng)的動(dòng)能。在現(xiàn)代社會(huì)中風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)運(yùn)用到商業(yè)中或其他方面，費(fèi)居高不下是發(fā)展受限制的原因之一。但該技術(shù)仍然被列入具有美好前景重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的項(xiàng)中[24]。風(fēng)能生生不息，蘊(yùn)含的力量是無(wú)限大的。風(fēng)能是因?yàn)樘?yáng)能分布不均勻而得來(lái)，風(fēng)能來(lái)源于太陽(yáng)能因而具備新能源的諸多優(yōu)點(diǎn)。該方法并不對(duì)自然產(chǎn)生危害，可實(shí)持續(xù)發(fā)展，不會(huì)因?yàn)槿祟?lèi)運(yùn)用而消失，同時(shí)安裝相關(guān)設(shè)施方便難度較小。風(fēng)能變換成能主要依靠強(qiáng)大風(fēng)速，帶動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)疑會(huì)產(chǎn)生噪音，帶來(lái)不利影響，此外裝置所占積較大，更重要的一點(diǎn)是穩(wěn)定性差，人類(lèi)無(wú)法預(yù)知風(fēng)的來(lái)臨時(shí)間和速度大小。國(guó)內(nèi)的力發(fā)電技術(shù)起步比較其他國(guó)家來(lái)說(shuō)相對(duì)落后，但是發(fā)展速度可以用迅猛來(lái)形容。盡管術(shù)研發(fā)高速進(jìn)行，但是技術(shù)水平暫時(shí)落后于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家風(fēng)能發(fā)電水平。但我國(guó)整體積廣闊，風(fēng)能資源較為豐富，運(yùn)用該技術(shù)將會(huì)有遠(yuǎn)大前景。即使起點(diǎn)晚于他國(guó)，但現(xiàn)風(fēng)能發(fā)電已然占據(jù)一席之地并且發(fā)展空間和帶來(lái)的積極作用都極大。波浪能包括了海域平面運(yùn)動(dòng)波浪的動(dòng)能和勢(shì)能,是海洋資源里最豐富最普遍的可利資源[25]。它也屬于可再生資源，全球的波能能源極為充裕，對(duì)波能探索利用將會(huì)有力善當(dāng)下能源開(kāi)發(fā)枯竭的現(xiàn)狀。波能開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境并未造成污染，但也存在缺點(diǎn)。波能在年的不同時(shí)期能量大小不等，且會(huì)受到諸多因素的干擾，具有不穩(wěn)定性。雖然資源存
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TV139.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2604771