振荡浮子式波能转换装置性能的研究

海洋波浪能作为一种无污染的可再生能源,长期以来,世界各国对其投入了大量的研究,研制出了多种波能转换装置,并应用于生产。 本文研究的振荡浮子(OD)式波能转换装置是用一个放在港中的浮子作为波浪能的吸收载体,然后将浮子吸收的能量通过一个放在岸上的机械或液压装置转换出去,用来驱动电机发电。这种装置的主要优点是建造成本低、转换效率高;相对的,稳定性较差,特别适用于波能密度较低的国家,比如中国适合采用这种装置。 对振动浮子式波能转换装置的研究,本文从以下几个方面展开工作: (1)基于线性势流理论,用边界元法对装置附近的水域,包括装置附近的地形,进行分析,来研究装置的水动力性能,得出装置的俘获宽度比和最优阻尼的表达式;(2)通过十六个算例来研究装置附近地形及其装置的主要设计参数对装置性能的影响。得出带前港的地形对提高装置的效率很有意义。通过计算还得到,主要设计参数对装置的性能都有一定的影响,可以在所需的周期区间上对装置进行参数优化来提高装置的性能。并且,给出了俘获宽度比随地形变化的曲线图、俘获宽度比随装置参数变化的曲线图。对实际中的工程选址有一定的参考价值;(3)针对中国南方海域,对装置进行参数优化,得出了几组最优结果,给实际波能电站的设计提供了一个理论依据;(4)比较了改进前与改进后的两种振动浮子式波能装置的性能,表明改进后的装置在转换效率、尤其在装置的可靠性上有了很大的改善。最后,用实验结果验证了本文理论方法的正确性。 最后得出:振荡浮子式波能装置是一种有极好前景的波能装置。