海洋浮子式波浪发电装置结构设计及试验研究

随着全球范围内能源危机的日益严重,从能源长远发展战略来看,人类必须寻求一条发展洁净能源的道路。新能源和可再生能源的开发利用成为各国21世纪能源可持续发展战略的重要选择。 海洋能是一种有利于环保可再生的清洁新能源,包括潮汐能、海流能、波浪能、海水温差能和海水盐差能。其中波浪能是海洋能源中蕴藏最为丰富的能源之一,是近期海洋能利用研究中研究最多的海洋能源。波能发电是波能利用的主要目的之一。其开发利用技术已趋于成熟,正处于向商业化努力发展阶段。 浮子式波浪能发电装置是诸多波浪能发电装置中的一种。通过浮子装置采集波能,再应用液压装置转化能量,最终使能量转化为电能。本论文针对浮子式波浪能发电装置进行理论和试验研究,并从以下几个方面展开工作: (1)采用浮子式发电装置作为研究方向,基于弗汝德一克雷洛夫理论,应用其计算方法分别对长方形、球形、水平圆柱形、垂直圆柱形这四种形状的浮子进行计算分析,以求得最适合本装置的浮子形状。 (2)确定浮子形状后,设计浮子结构,确定尺寸及相关参数,再应用克雷洛夫理论对浮子进行受力计算,同时应用Hytrostar、Adams等软件对浮子进行模拟仿真计算,求解浮子的动浮力,与此前的浮子理论计算值结果进行比较,确保浮子受力计算的准确性。 (3)根据浮子受力计算结果及实验室的条件设计本浮子式发电装置,选购相关设备,在船池实验室进行试验研究,首先采用四种不同波长对浮子装置进行试验研究,选择出最适合本装置的波浪参数:然后再对不同缸径的液压缸进行试验研究,选择出最适合本装置的液压系统;最后根据以上的试验数据结果,对起伏系统的总能量、波的总能量、发电装置的能量吸收率、浮子产生的振幅、浮子所受的动浮力、液压缸的排油量以及最终能产生的电能进行计算。