一种漂浮式双浮体波浪能发电装置的研究

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1、硕士学位论文一种漂浮式双浮体波浪能发电装置的研究作者姓名戴佑明学科专业机械设计及理论指导教师陈扬枝教授所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2015年4月ResearchonaTwo-bodyFloatingWaveEnergyConverterADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterofEngineeringCandidate：DaiYoumingSupervisor：Prof.ChenYangzhiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP27学校代

2、号：10561学号：201220100789华南理工大学硕士学位论文一种漂浮式双浮体波浪能发电装置的研究作者姓名：戴佑明指导教师姓名、职称：陈扬枝教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：机械设计及理论研究方向：现代机械设计及理论论文提交日期：2015年4月21日论文答辩日期：2015年6月5日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：黄平委员：陈扬枝邱志成李静蓉李旻华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已

3、经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：t^^日期：y丨/年<月P日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，艮P:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文

4、属于：□保密，在____年解密后适用本授权书。El不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版）电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”）作者签名：日期：f0指导教师签名：日期：卜，作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编)摘要近年来，全球能源供求日益紧张，环境保护与CO2减排的呼声越来越高，这极大地促进了清洁能源的开发和利用。波浪能是一种清洁能源，其转换技术也得到较大发展，多种不同类型的波浪能发电装置被提出，包括振荡水柱式

5、波浪能发电装置、收缩波道式波浪能发电装置和振荡浮子式波浪能发电装置等。本文研究的是一种新型的漂浮式双浮体波浪能发电装置，它主要用于解决实际的海洋监测需要，可通过双浮体间的相对运动来驱动发电机，将波浪能转换为电能。本文通过频域和时域分析方法以及模型实验研究手段，研究了该双浮体波浪能发电装置的工作机理及其波能俘获特性。本文首先简要介绍了涉及本课题的一些基本理论：如线性波理论、随机波理论、浮体在波浪中的运动规律、水动力学商用软件AQWA、以及等比例模型实验等。其次，本文提出了可应用于海洋监测的一种新型的双浮体波浪能发电装置，介绍了其基本结构和发电原理。本文研究初始方

6、案提出上浮体采用椭球体，下浮体为质量较重的球体，上下浮体之间通过拉绳连接，能量转换装置安装在椭球体内部。采用线性波浪理论，在仅考虑上下浮体做垂荡运动的情况下，假设能量输出系统是线性的，建立了双浮体波浪能发电装置频域运动方程，并以无阻尼的弹簧质量系统共振理论对能量转换装置的刚度与阻尼进行了优化，从数值分析结果可以发现该双浮体装置具有实际应用的可行性，本文还研制了一个相似尺寸模型并进行实验研究，实验结果表明规则波作用下该双浮体波浪能发电装置俘获宽度比较高。再次，针对本文数值分析得到最佳阻尼过小的问题，本文创造性地提出对双浮体系统添加约束。另外，本文研究的初始方案，

7、上浮体采用椭球体，研究表明当入射波高较大时，拉绳将不绷紧，这在实际应用中是不允许的。因此，本文以拉绳绷紧为条件，分析了分别以圆柱体、椭圆柱体、球体、椭球体、圆锥体作为上浮体的性能，得出球体最符合设计要求的结论。从频域分析垂荡运动出发，推导了规则波作用下的最佳相位与阻尼条件，得到了系统吸收的最大能量，获取了双球体模型波浪能发电装置的频率响应函数，研究了能量输出系统参数对频率响应函数的影响，得到双球体系统在规则波和不规则波浪条件下的吸收能量。分析结果表明对规则波与不规则波，波浪频率或峰谱频率与固有频率接近时，系统输出能量较大。鉴于浮体在真实海域中一般有六个自由度运

8、动，频域分析无法充分考虑非线性特性I和