梳式防波堤兼作波能发电装置的设计与研究

摘要

将波能发电系统和防波堤结合起来会使发电系统具有成本上的优势,同时发电系统的建造,运行,维护会十分的方便。
　　本文在对梳式防波堤进行了稳定性测试的基础上,对该防波堤展开了波能发电装置的设计和研究。
　　通过对国内外已经较为成熟的各种类型的波能发电技术的介绍和对比,确定了适合设置在本研究中防波堤上的波浪发电技术为振荡水柱式和水力透平式。
　　利用计算流体力学软件FLOW-3D建立了数值波浪水槽,通过调整,得到了和实验室水槽吻合较好的波浪条件。在设置好的数值波浪水槽中进行了多组测试,确定了水力透平式波能发电装置转化能量效率最高的断面,但是转化效率较低。
　　通过物理模型试验对数值模型计算的最优断面进行了验证,对转化性能进行了测试。两维的数值模型导致数值模型较物理模型试验结果稍有区别,波能转化率和数值模型计算的结果十分接近。不同周期波浪作用下的性能测试表明决定水力透平式波能转换装置转化性能的主要参数是流体通过透流孔流线的长短。不同水位条件下的性能测试表明,上部斜坡和波浪表面的相互作用对波能转化也起到了至关重要的作用。
　　用数值模型对振荡水柱式波能发电装置进行了设计和测试。通过自振分析得出气室的开口位置。数值水槽测试结果表明,在相对开孔率保持不变的情况下,气室宽度较小的模型转化效率较高。振荡水柱式波能发电装置中水柱振荡的幅度可以看作是波能转化效率的一个指标。

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第一章绪论

1.1研究的背景及目的

1.2国内外较为成熟的波能发电装置的应用现状

1.3本文主要内容

第二章梳式防波堤断面稳定性试验

2.1实验条件

2.2物理模型试验的设计

2.3试验结果及分析

第三章波能发电装置形式的确定

3.1波浪条件确定

3.2波能发电装置分析

3.3波浪能及波能转换效率计算

第四章水力透平式波能发电装置的数值模拟

4.1 FLOW-3D简介

4.2数值波浪水槽的建立

4.3水力透平式波能发电装置模型

4.4数值模拟结果及分析

4.5本章小结

第五章水力透平式波能发电装置物理模型试验

5.1试验条件

5.2试验结果及分析

5.3本章小结

6.1 OWC波能转换装置的自振分析

6.2 OWC波能转换装置数学模型的建立

6.3数值模拟结果及分析

6.4本章小结

结论与展望第七章

7.1主要结论

7.2研究展望

参考文献

致谢