组合型振荡浮子布置的优化研究

可再生能源的开发与利用,随化石燃料的枯竭应运而生。海上风能、潮汐能、潮流能、波浪能、温差能与盐差能等海洋能源,得到了重视与深入的研究。波浪能由于分布广泛、能量密度大、清洁可再生等优点而备受关注。我国拥有广阔的海域面积,波浪能开发、利用具有广阔的前景。目前,振荡浮子结合液压系统的波能吸收与转化装置成为研究焦点。其形状,尺寸,阻尼,功率控制及装置锚固等均有较为成熟的结论。但是对于装置阵列布局的优化研究较少。本文通过研究浮子阵列在实际波况中的分布,寻求波浪与浮子效率间的关系。从而确定浮子阵列的合理布局,提高单位面积波能利用率,保证浮子的启动性能。目前,中国海洋大学进行的振荡浮子系列研究基于锥底圆柱浮子。除此之外,国内亦有对圆柱体、球体、球底圆柱等浮子的研究。为使研究成果更具代表性,同时简化工作,文中的研究基于圆柱形浮子。本文的主要工作包括：1)确定浮子特征值与工况。浮子的特征值包括半径、密度、柱高。工况主要包括浮子所处的水深、入射波的波高和周期。2)通过三维数值模拟研究单个浮子,建立电机阻尼力与功率输出的关系,并确定最优阻尼系数。3)研究浮子单元周围波能分布,给出浮子阵列的布局方案,并给出对应的优选间距。通过数模研究,确定浮子分布成相互垂直的行列式较为合适,根据研究发现的波浪能集中现象确定了海试条件下的优选间距,并给出了普遍状况(半径,周期)下优选间距估算方法,可为数模或物模研究提供起算数据。