發(fā)布時間：2020-11-12 18:40

　　 海洋波浪能是一種清潔的可再生能源，我國波浪能儲量豐富。波能轉(zhuǎn)換裝置是將波浪能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，深入研究波能轉(zhuǎn)換裝置，對解決我國日益嚴峻的能源和環(huán)境問題具有重要意義。而目前浮標式小型海浪發(fā)電裝置海浪生存能力差，所以研究發(fā)電裝置的海上固定對海浪發(fā)電的實際應用有重要意義。 本文通過分析當前浮標式海浪發(fā)電裝置，提出一種柔性固定方式，并對其進行了原理探究，該裝置主要利用機械方式將發(fā)電裝置固定于海上，并使發(fā)電裝置適應海浪和潮汐環(huán)境。主要包括海浪力計算方法研究、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、鎖緊裝置開關(guān)ADAMS驗證和收纜繩實時性驗證等。 本文修正了弗汝德—克雷洛夫假定法使其適用于小型浮體海浪力計算，并針對不規(guī)則有旋浮體結(jié)構(gòu)提出了Fluent離散仿真的海浪力計算方法，為驗證Fluent離散仿真方法的正確性，先應用修正的弗汝德—克雷洛夫假定法和Fluent離散仿真方法兩種計算方法對小型規(guī)則無旋的浮體結(jié)構(gòu)的海浪力進行計算，通過對規(guī)則小型浮體海浪力計算驗證并改進了兩種計算方法，從而將Fluent離散仿真方法擴展到不規(guī)則有旋浮體的海浪力計算。 根據(jù)仿真方法進行了浮標式海浪發(fā)電裝置的柔性固定系統(tǒng)總體設(shè)計，分別對柔性固定系統(tǒng)中的收放纜繩結(jié)構(gòu)、鎖緊結(jié)構(gòu)和壓力傳感結(jié)構(gòu)，進行了原理方案的設(shè)計和選取，并進行了具體結(jié)構(gòu)設(shè)計，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在較小海浪下正常發(fā)電，在較大海浪或潮汐情況下，定子可以隨水位上下移動進而實現(xiàn)柔性固定。 設(shè)計了驗證傳感和鎖緊裝置可行性的仿真原理，并應用運動學仿真軟件ADAMS建立了仿真模型，對傳感裝置和鎖緊裝置的結(jié)構(gòu)進行了仿真驗證，得到結(jié)果表明所設(shè)計的傳感和鎖緊裝置能夠?qū)崿F(xiàn)所設(shè)計的感受水位開鎖功能，對仿真結(jié)果存在的誤差進行了分析，進而提出合理的改進方案。在ADAMS中建立收放纜繩部分的簡化結(jié)構(gòu)模型，通過運動學分析檢驗了收放纜繩的實時性，仿真顯示實時性存在一定的滯后問題，根據(jù)收放纜繩裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)提出合理的改進方案，最終得到合理的柔性固定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 本文研究了不同情況下海浪力的計算方法，為海浪力計算提供了理論依據(jù)，提出浮標式海浪發(fā)電裝置柔性固定系統(tǒng)并通過ADAMS仿真對其驗證和改進，將為小型海浪發(fā)電裝置海上固定問題提供可借鑒的方案。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2013
【中圖分類】：P743.2;TM612
【部分圖文】：

圖 1-1 全球年平均波浪能（kW/s）實驗室研究成果各種海浪發(fā)電裝置的對比，得知振蕩浮子技術(shù)已得到迅速發(fā)展，1）相對于其他波能轉(zhuǎn)換裝置，振蕩浮子波能轉(zhuǎn)換裝置制造最為簡液壓系統(tǒng)或機械系統(tǒng)傳遞能量，效率更高；3）采用液壓系統(tǒng)，能成大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)，輸出能量形式多樣，可以是電力形式，也可[18]。本實驗室根據(jù)浮標式海浪發(fā)電的優(yōu)點，研制了一種新型浮裝置，其結(jié)構(gòu)圖如圖 1-2 所示。標式海浪發(fā)電裝置中，包含三級能量機構(gòu)，俘獲波浪能轉(zhuǎn)換為浮齒輪箱和蓄能系統(tǒng)將浮標的機械能轉(zhuǎn)換為二級能量機構(gòu)的機械能機械能轉(zhuǎn)換為電能。-2 所示為浮標式海浪發(fā)電裝置示意圖，該裝置主要由浮標 1、定、齒條 4、旋轉(zhuǎn)裝置 5、齒輪箱換向定向系統(tǒng) 6、同步帶輪 7 和發(fā)為了解決浮標有可能繞定子旋轉(zhuǎn)的問題，旋轉(zhuǎn)裝置 5 將圓齒條連，從而保證了齒輪齒條的嚙合,在定子和浮標接合處的浮標上鑲

圖 1-2 浮標式海浪發(fā)電裝置發(fā)電原理運動標齒條上下往復運動齒輪換向定向系統(tǒng)蓄能系統(tǒng)電能發(fā)電系統(tǒng)圖 1-3 浮標式海浪發(fā)電裝置發(fā)電原理海洋結(jié)構(gòu)固定系統(tǒng)研究現(xiàn)狀洋結(jié)構(gòu)以浮式網(wǎng)箱和浮式防波堤為代表，浮垂直導樁固定兩大類，而錨鏈固定一般分為固定形式。兩類固定形式適應的海上環(huán)境以和垂直導樁固定兩類固定形式的特點進行對見表 1-1[19]。表 1-1 兩種固定方式的比較 錨鏈固定 垂直

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文2.1 垂直導樁固定形式垂直導樁固定方式是固定海上浮體的導向柱體，導向的樁體釘入海底的地中，浮體在導柱樁體上可以沿樁體軸向移動。當浮體受到海浪作用時，浮體著導柱樁做往復振蕩，而在水平方向上受到導柱樁的約束，導柱樁固定適用海水深度較淺的海域[20]。導柱樁結(jié)構(gòu)如圖 1-4 所示。
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本文編號：2881095