新型振荡浮体式并联海浪发电装置的设计与研究

摘要

目前我国能源紧缺，传统化石燃料燃烧带来严峻的环境污染，迫切需要开发储能丰富、可再生的清洁能源。本课题基于我国的能源现状，设计了一种适合于我国波浪能利用的振荡浮体式并联海浪发电装置，该装置具有三维的自由度，能够吸收各个方向上的海浪能，提高了海浪能的转换效率和发电功率。本文对该海浪发电装置分析和研究。
　　首先，介绍了当前国内外海浪能发电装置的研究现状。基于海浪发电装置的工作原理对其进行分类，详细介绍了各类发电装置的工作原理及关键技术点，并总结了它们之间存在的不足之处。在此基础上，提出一种适合于利用我国海浪能的新型振荡浮体式海浪发电装置。针对海浪发电装置的实际工作需要，利用并联机构GF集型综合理论，设计出构型为1PU-6UPS的并联机构。
　　利用线性微幅波理论，基于F-K假定法求解作用于浮体上的波浪载荷，建立浮体在海浪作用下的动力学响应模型，分析求解了不同波高和不同周期下浮体的垂荡运动和摆动响应。
　　然后建立海浪发电装置的运动学和动力学模型，求解出六条并联液压缸的长度变化曲线，及液压缸的受力曲线。运用模糊数学理论，建立海浪发电装置单条支链和整机的运动精度模糊可靠性计算模型，求解出海浪发电装置的运动精度模糊可靠性。在海浪发电装置运动学分析的基础上，推导出发电装置的功率计算公式。
　　最后利用有限元分析法，对发电装置的关键部件和整机进行模态分析，得出各阶模态和振型。

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第一章绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2海浪发电装置研究现状

1.3现有海浪发电技术的分类及技术要点

1.4主要研究内容

第二章海浪发电装置机构构型的设计

2.1海浪发电装置构型设计

2.2海浪发电装置的整体结构设计及工作原理

2.3高压油液系统的设计

2.4本章小结

第三章浮体在海浪作用下的动力学响应

3.1线性微幅波理论

3.2浮体在海浪作用下的动力学模型

3.3受力分析

3.4浮体动力学方程求解

3.5本章小结

第四章海浪发电装置机构运动学和动力学分析

4.1海浪发电装置机构运动学分析

4.2海浪发电装置的运动精度模糊可靠性分析和功率估算

4.3海浪发电装置机构动力学分析

4.4本章小结

第五章海浪发电装置整体及关键部件的模态分析

5.1引言

5.2模态分析理论基础

5.3海浪发电装置关键部件和整机模态分析

5.4本章小结

第六章全文总结及研究展望

6.1全文总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

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攻读硕士学位期间申请专利

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