漂浮式直驱波浪能发电装置设计与研究

摘要

随着地球生态环境的破坏程度日益增加，化石燃料能源的逐渐枯竭，迫切需要新的能源来支撑人类社会的运转。世界各国把目光投到了海洋，海洋面积占地球的70%，其拥有丰富的各类资源，不仅有石油、天然气、可燃冰等，还蕴藏着巨大的、洁净的、可再生的海洋能源。波浪能作为海洋能源的典型代表，又可通过一定的装置提取到丰富的绿色能源，因而倍受世界各国的关注和重视。人类对波浪能的研究已有一百多年的历史。目前，利用波浪能发电的技术已经有了突破性的进展，已经从初步的研究与模型实验走向了研制简单小型的海洋波浪能装置从海洋中提取波浪能源。 本文根据现有的波浪能发电理论和技术，设计了一种新型波浪能发电装置，即漂浮式直驱波浪能发电装置。本文对漂浮式直驱波浪能发电装置进行了设计，部件选型，对叶片水动力性能和锚泊系统的仿真分析，制作样机并做了水槽试验，本文的研究成果如下： （1）根据海洋波浪运动理论，本论文首先确定了漂浮式直驱波浪能发电装置的设计原则及工作原理，介绍了将要用到的相关基础理论。 （2）根据相关基础理论和波浪能发电装置工作的要求，本论文确定了漂浮式直驱波浪能发电装置的设计方案，确定了装置的结构组成，对主要部件根据实际需要进行了定制选取。 （3）根据设计确定的装置叶片尺寸，等比例建立模型，运用流体力学分析软件Fluent和AQWA系统对其进行了水动力性能分析，并分析了流速、转数对其水动力性能的影响。 （4）制造了小型样机，并且在水槽中做了实验，结合 Fluent流体分析，对装置进行优化设计，验证了装置的可行性及流体分析的正确性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外波能发电研究现状

1.3 本文研究的主要内容

第二章 波浪能发电相关理论基础

2.1 波浪的基本概念

2.2 波浪理论的分类

2.3 本章小结

第三章 漂浮式直驱波浪能发电装置设计

3.1 漂浮式直驱波浪能装置初步设计方案

3.2 波浪能发电装置主要部件的研究

3.3 装置密封与耐腐蚀材料研究

3.4 本章小结

第四章 漂浮式直驱浪轮机水动力性能分析

4.1 叶片翼型特性分析

4.2 浪轮机流速仿真分析

4.3 浪轮机锚泊系统仿真分析

4.4 本章小结

第五章 漂浮式直驱波能装置实验研究

5.1 装置在国家海洋局东海计量标准中心水槽实验

5.2 设计水槽试验方案

5.3 水槽试验结果分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间获得的专利与发表的学术论文