振荡浮子式波浪发电装置的运动与动态仿真分析

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1、分类号：TK79密级：UDC:621编号：201421202054河北工业大学硕士学位论文振荡浮子式波浪发电装置的运动与动态仿真分析论文作者：于振江学生类别：全日制学科门类：工学硕士学科专业：机械工程指导教师：王涛职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringANALYSISONKINEMATICANDDYNAMICSIMULATIONOFOSCILLATINGBUOYW

2、AVEPOWERDEVICEbyYuZhenjiangSupervisor:Prof.WangTaoMay2017原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关

3、于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着全球经济水平的快速发展、化石燃料逐渐枯竭和能源供应日益紧张，对海洋波浪能发电技术进行研究、开发和利用来实现能源可持续发展具有非常重要的意义。因振荡浮子式波浪发电装置结构

4、简单、抗风浪能力强和频率响应范围宽等优点，使其开发前景非常明朗。在此基础上，本文提出一种双侧齿轮齿条传动式波浪发电装置。该发电装置吸能过程采用纯齿轮传动增速系统，它不同于大型的液压系统、复杂的电子系统和配合的液电气系统，而是利用传动效率非常高的齿轮，通过齿轮组的相互组装啮合，使波浪发电装置在其他普通装置无法发电的浪高下顺利发电，从而用来解决我国大面积海域因浪高很低不能发电或发电效率低的难题。全文主要研究内容如下:1综述关于国内外已有的波浪发电装置的研究现状和发展趋势，并基于国内外对振荡浮子式波浪发电装置的研究经验，

5、提出一种双侧齿轮齿条传动式波浪发电装置。2介绍该波浪发电装置振荡浮子部分的构型方案、齿轮传动系统的方案设计、液压控制系统的方案设计和发电机选取与安装方案以及整体结构方案；论述发电装置能量转换过程，并给出发电装置的工作原理和适用范围。3采用线性波浪理论描述海洋波浪的水动力学特性，并求出波浪表层水质点的速度、加速度、运动轨迹以及波浪波能的计算式。4利用弗汝德－克雷洛夫假定法和振荡浮子体分解法，推导振荡浮子所受波浪力的垂直分力公式，并计算它的的波能吸收率；建立该装置动态输出功率的数学模型，对其动态输出功率曲线作理论分析。

6、5应用ANSYSWorkbench软件对装置的重要结构作静力学分析，以验证发电装置椭圆壳结构方案设计的正确性；然后利用ADAMS软件仿真分析发电装置的起伏传动系统，得出其转速、角加速度和扭矩曲线图；并经过对装置的优化，使其满足发电要求。关键词：振荡浮子波浪发电线性波浪理论静力学分析ADAMS仿真IABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofworldeconomy,theglobalfossilfueldepletionandenergysupplyincreasinglytense

7、,research,developmentandutilizationofoceanwaveenergypowergenerationtechnologytoachievesustainabledevelopmentofenergyhasveryimportantsignificance.Becauseoftheadvantagesoftheoscillatingbuoywavepowerdevicehavesimplestructure,stronganti-windwavecapabilityandwidefr

8、equencyresponserange,thedevelopmentprospectsareverybright.Onthisbasis,thispaperdesignsakindofdoublerackandpiniondrivenwavepowergenerationdevice.Theenergy-absorbingprocessofthepower