越浪式波能发电装置的能量获取系统设计研究

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海洋能特别是波浪能的开发利用越来越引起各国学者的兴趣,波浪能的开发利用能够缓解目前一次性能源的过度消耗,并且波浪能属于绿色能源,对环境保护也有重大益处。我国沿海岛屿众多,远海小岛远离大陆能源得不到供应,所以这些小岛上都没有人居住,从陆地运送资源成本太高,而本文的小型的越浪式波能发电装置能够解决这一难题。本文的小型装置具有能量转换量大、转换效率高、适应性好等特点,制作成本低,特别适用于远陆小岛。在现有小型波能发电装置的基础上,创新的提出了采用共振的方法来提高发电装置的势能转换量,从而可以采用更大水头的水轮机。众所周知,现有的越浪式波能发电装置都是岸式或者紧紧地锚固到海底,在某一潮汐平面上,现有的这种装置确实能够有效的发电,但是,由于潮起潮落,海平面的高度差变化很大,海平面较高时,海水将完全浸没发电装置,此时波能发电装置将不起作用。本文采用的共振式波能发电原理,装置将随着海平面起伏,即便是有潮汐存在,发电装置仍旧能够提供较高的发电效率本文的模拟采用两款流体仿真软件,AQWA和Flow-3D,用这两款软件的联合仿真,解决了单一软件不能解决的问题。首先,利用现有的小型波能发电装置的尺寸,只改变重心控制角的大小,利用AQWA软件进行共振的仿真,获得重心控制角的大小,重心控制角的影响非常重大,过低的重心控制角不能使系统共振,对装置的波能转换量不能提高,然而过高的重心控制角会引起装置的倾覆,使系统不稳定,如何得到合适的重心控制角是本文的重要贡献。然后,固定重心控制角的值,利用Flow-3D软件优化装置中的其他参数。在本文中,得知对装置越浪量影响最大的参数为干舷高度和装置表面斜率。而其它的参数,淹没深度,内外径,导流槽个数等,属于辅助参数,确定了主要影响参数之后,再确定辅助参数,提高了优化的可靠性。本文建立了装置的越浪-出水的水力模型,验证该模型能够准确的描述装置的越浪-出水情况。通过三维模拟和现有装置比较,验证出本系统能够较大的提高装置的发电量。本文完成了对越浪式波能发电装置越浪系统的参数优化设计,并结合同门师兄的对于出流系统的参数优化,设计出了越浪式波能发电装置的基本尺寸。其后,需要对其装置安装及电力储存进行进一步的研究,使之适应商业化的要求。
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