漂浮式波浪能转换装置设计与仿真

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海洋中蕴藏着丰富的可再生能源,海洋能源的开发利用已经成为世界各国的热点研究问题。波浪能具有能量品质高、能流密度大、开发不受地域限制等优点逐渐成为海洋能源研究中的焦点。目前各国已经加紧步伐研究可再生能源的开发利用问题,其中海洋能的开发得到了许多国家的高度重视。在众多波浪能转换装置中,漂浮式波浪能转换装置由于结构可靠、抗浪力强等特点展现出了良好的开发前景。本文针对黄渤海海域的海况条件,设计了一种适合于黄渤海海域的漂浮式波浪能转换装置。具体完成内容如下:(1)首先建立了两节铰接的漂浮式波浪能转换装置浮体结构模型,利用ANSYS WORKBENCH软件进行频域模型的创建,并在频域内分析浮体的水动力学性质包括自由响应幅值、波浪激振力、辐射阻尼力等;而后建立浮体的时域模型,加入铰接关节和系泊系统使得模型更加接近实际。在时域内首先分析规则波下两节铰接浮体的运动和受力随时间变化情况,然后在不规则波浪下分析浮体的运动和铰接反力。(2)对波浪能转换装置液压系统进行设计,对主要元件进行选型,通过液压仿真软件AMESim建立液压系统的仿真模型,在假定所受阻尼为线性阻尼的条件下进行系统的仿真分析,结果表明所设计的液压系统可以稳定运行。并通过对比仿真验证高压蓄能器对系统稳定性起到的重要作用。(3)通过大量的仿真分析对波浪参数对一级能量转换功率的影响进行分析,采用单因素分析法分别分析不同波浪高度、周期和海域水深等参数的影响。得到一级能量转换功率随着波高的增加逐渐增大波浪;周期在3—4s时,有较高的转换功率,表明所设计的俘能装置浮体是适合黄渤海海域的;水深不同对转换功率基本上不存在影响。根据所分析的浮体参数的影响,利用Delphi和MySQL数据库系统的结合设计了波浪能转换装置的辅助设计软件,可以根据我国不同海域地点推荐合适的浮体结构尺寸,具有实际工程应用价值。
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