摆式波浪能俘获装置水动力性能研究

摘要

海洋是一个存储量巨大的能源库，海洋可再生能源的开发和利用一直备受人们的关注。在众多的波浪能俘获装置中，摆式波浪能发电装置具有频率响应范围广、能源转换效率高以及结构形式简单等优点，上世纪末以来，逐渐成为国内外学者研究的热点。
　　在国外，浮力摆式波浪能转换装置已有商业化的先例；在国内，相关技术仍处于研究、示范阶段。鉴于我国海况不同于欧洲、澳洲等波浪资源十分丰富的地区，研究出适合我国实际海况的波浪能发电装置是十分必要的。
　　本文基于我国大管岛实际海况，通过线性势流理论对摆式波浪能俘获装置在波浪中的运动规律进行了总结，然后通过基于实海况的物理模型试验，研究了装置在规则波中的运动响应和波动压强。最后，结合试验数据对数值模拟方法在浮力摆水动力性能计算中的可行性进行了研究。本文结合理论方法、模型试验、数值模拟对不同环境因素、结构形式的浮力摆水动力性能进行了分析，分析得出适合我国大管岛地区的浮力摆结构形式以及布放水深。
　　本文研究表明，数值模拟结果和试验结果契合良好。在常工作波浪周期范围为3s~7s的波况下，经过试验数据分析得知，两种厚度的俘获装置的固有周期均在波浪周期常规区间内，且装置出水1m时，为最佳工作潮位。其中，宽4m，高3m，厚1m的俘获装置可以获得最理想的波能转换效率。

目录

声明

第一章绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

第二章理论分析

2.1 频域势流理论

2.2 水动力模型网格

2.3 浮力摆频域分析模型

2.4 浮力摆时域分析模型

2.5 本章小结

第三章浮力摆水动力模型试验

3.1 试验装置

3.2 试验模型

3.3 试验内容和试验过程

3.4 试验结果分析

3.5 本章小结

第四章浮力摆水动力性能数值模拟

4.1 软件介绍

4.2 水动力模型的建立

4.3 频域数值模拟

4.4 时域数值模拟

4.5 数值模拟结果与试验数据对比

4.6 本章小结

第五章俘获功率和一级转换效率

5.1 入射波波浪能功率

5.2 装置平均俘获功率

5.3 装置的一级转换效率

5.4 本章小结

第六章结论与展望

6.1 主要结论

6.2 未来展望

参考文献

附录

发表论文和参加科研情况说明

致谢