【摘 要】
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海洋温差能发电Ocean Thermal Energy Conversion（OTEC）,是利用深层冷海水和表层温海水蕴含的温度差进行发电的清洁能源技术,其工作时需将深层冷海水提升至海上平台进行发电作业。目前相关研究证实大口径取水管是现阶段将深层冷海水平稳、有效的提升至工作平台的最优选择,而取水管在作业过程中会受到波浪和平台运动的影响,因此需要在其顶部与平台之间安装升沉补偿装置。本文结合项目背景,
【基金项目】
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广东省2019年省部级重点研发计划“温差能开发与深层海水综合利用关键技术研究”项目（编号 ZJW-2019-05）；
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海洋温差能发电Ocean Thermal Energy Conversion（OTEC）,是利用深层冷海水和表层温海水蕴含的温度差进行发电的清洁能源技术,其工作时需将深层冷海水提升至海上平台进行发电作业。目前相关研究证实大口径取水管是现阶段将深层冷海水平稳、有效的提升至工作平台的最优选择,而取水管在作业过程中会受到波浪和平台运动的影响,因此需要在其顶部与平台之间安装升沉补偿装置。本文结合项目背景,以1000m水深为要求,设计了一套被动式升沉补偿系统,并对取水管升沉运动进行动力学分析,主要工作如下:（1）综合其他海洋工程中所使用的升沉补偿系统,将升沉补偿系统简化为弹簧-阻尼器模型,设计一套可行的升沉补偿系统,并根据动力学分析,计算出等效弹簧系数和液气阻尼的值。（2）使用Orcaflex软件建立平台和取水管模型,依据计算所得弹簧系数和液气阻尼值,模拟在不同海洋环境下补偿装置的工作情况并求解其工作效率,证实本次所设计的升沉补偿装置能满足OTEC日常作业需求。且相对于被动式升沉补偿器整体50%～70%的补偿效率,此次设计能达到65%,补偿效果良好。（3）使用控制变量法探究弹簧系数和液气阻尼的变化对升沉补偿系统补偿效率的影响,利用Orcaflex软件,经过多组模拟仿真和数据处理,得到弹簧系数和液气阻尼与升沉补偿效率的关系。研究结果表明,弹簧系数和液气阻尼的变化与补偿效率变化成反比,且平台运动周期增大时阻尼对补偿效率的影响增加。但k、c的减小会增大升沉补偿系统体积,甚至影响系统稳定性,在实际工程中设计过程中需谨慎选择参数。
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