振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的性能研究.pdf

1、隨著世界能源危機(jī)的日益嚴(yán)峻，人們將目光聚焦到新能源的利用，海洋中蘊(yùn)含有巨大的可再生能源，波浪能是海洋能源中最為豐富的種類之一，也是能源利用裝置中研究最多的一種類型。在全球范圍內(nèi)提出了多種類型的波浪能轉(zhuǎn)換裝置，并有一部分裝置達(dá)到商業(yè)化的規(guī)模，本文針對(duì)的是直驅(qū)式振蕩浮子波浪能轉(zhuǎn)換裝置。通過建立裝置在頻域中的運(yùn)動(dòng)方程，引入了波能俘獲寬度的概念，研究了不同因素對(duì)于裝置波能俘獲的寬度的影響；同時(shí)結(jié)合我國(guó)的實(shí)際海況，采用時(shí)域分析對(duì)裝置在不同海況下的

2、吸收能量進(jìn)行了計(jì)算。
　　本文首先基于線性勢(shì)流理論,假設(shè)能量輸出系是線性的，建立了波浪能裝置的頻域運(yùn)動(dòng)方程，考慮了浮子在垂蕩和縱蕩方向的運(yùn)動(dòng)，推導(dǎo)了裝置的波能俘獲寬度和浮子運(yùn)動(dòng)的關(guān)系；針對(duì)不同形狀浮子對(duì)于波浪能裝置吸收功率的影響進(jìn)行了研究；分析了能量輸出系統(tǒng)中的阻尼系數(shù)、彈性系數(shù)以及預(yù)緊力系數(shù)對(duì)于裝置吸收功率的影響。研究表明：裝置的波能俘獲寬度隨著阻尼系數(shù)的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，隨著彈性系數(shù)和預(yù)緊力系數(shù)的增加而減少。其次，為

3、了研究非線性因素對(duì)于裝置波能俘獲寬度的影響，采用時(shí)域模型對(duì)于波浪能裝置的特性進(jìn)行分析。首先介紹了時(shí)域方程中卷積項(xiàng)的狀態(tài)空間的近似解法，并和頻域中的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了算法的正確性。同時(shí)考慮了非線性阻尼系數(shù)對(duì)于波浪能裝置吸收功率的影響，結(jié)果表明當(dāng)非線性阻尼系數(shù)在最優(yōu)有阻尼附近變化時(shí)，對(duì)于裝置吸收功率的影響并不大。考慮我國(guó)沿海海域的海況，選取了三種典型的工況，對(duì)波浪能裝置的性能進(jìn)行了優(yōu)化研究，同時(shí)結(jié)合振蕩浮子式裝置的結(jié)果特點(diǎn)，確定了在不同