漂浮擺式波浪能發(fā)電裝置的水動(dòng)力性能研究.pdf

1、漂浮擺波浪能發(fā)電裝置是一種固定在岸邊的波浪能發(fā)電裝置，裝置能夠?yàn)殡x岸小島以及內(nèi)陸城市提供能量，由于固定在岸邊，此類裝置具有安裝方便，維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，此類裝置避免了離岸波浪能發(fā)電裝置電能傳輸?shù)膯栴}。對(duì)于此類波浪能發(fā)電裝置，裝置的物理外形以及如何實(shí)現(xiàn)裝置與入射波浪的共振是提高裝置波浪能俘獲效率的兩個(gè)關(guān)鍵因素，本文基于我國東海波浪能資源分布和波浪要素特點(diǎn)，設(shè)計(jì)研究了一種漂浮擺式波浪能發(fā)電裝置，并通過對(duì)其水動(dòng)力性能研究?jī)?yōu)化裝置的迎波面外形

2、，本文主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。
　　本文首先參照以色列ECOWAVE公司的POWERWING波浪能發(fā)電裝置，結(jié)合浙江大學(xué)海洋學(xué)院大型斷面水槽可試驗(yàn)裝置尺寸限制確定所設(shè)計(jì)漂浮擺的基本外形尺寸。
　　然后，本文介紹了在基本外形尺寸基礎(chǔ)上對(duì)漂浮擺裝置的優(yōu)化過程，首先運(yùn)用變步長(zhǎng)消波與多孔介質(zhì)消波兩種方法結(jié)合的方式減小了所用仿真軟件Flow-3D在模擬波浪過程中波浪反射率，然后在Flow-3D中搭建一個(gè)裝置與波浪耦合的模型，所有仿真

3、中所用的漂浮擺浮子體積與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相同，轉(zhuǎn)軸位置也相同。首先模擬了五種基本外形浮子在相同波浪條件的耦合作用，通過裝置在一個(gè)周期內(nèi)的最大轉(zhuǎn)角確定一個(gè)最優(yōu)的外形輪廓;其次在已確立的最優(yōu)外形輪廓基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)裝置迎波面外形進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)了六種基本外形，同樣模擬這六種裝置在相同波浪條件作用下的擺角情況，這一步選取了與中國東海實(shí)際海況接近的不同頻率的波浪，不僅在時(shí)域內(nèi)給出了裝置的水動(dòng)力特性曲線，在頻域內(nèi)也給出了水動(dòng)力學(xué)特性曲線，根據(jù)上述曲線結(jié)果，

4、可以參照特定地點(diǎn)的波浪情況選取最適合在該點(diǎn)布放的漂浮擺波浪能裝置的外形。
　　最后，文章還設(shè)計(jì)了漂浮擺波浪能發(fā)電裝置的水池實(shí)驗(yàn)，此試驗(yàn)加工了兩套1∶1波浪能發(fā)電裝置，一套裝置的外形為仿真得出的一個(gè)最優(yōu)外形，另外一套裝置的外形為基礎(chǔ)外形。本試驗(yàn)在浙江大學(xué)海洋學(xué)院港工館水池中進(jìn)行，試驗(yàn)?zāi)M了漂浮擺在不同頻率，不同波高，不同水深的規(guī)則波與不規(guī)則波作用下的運(yùn)動(dòng)情況，通過對(duì)比兩套裝置的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了優(yōu)化結(jié)果的準(zhǔn)確性，通過對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真