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《哈尔滨工业大学》 2014年
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振荡浮子波能利用效率与影响参数的数值模拟研究

邹健  
【摘要】:随着能源和环境问题日益突出,人们对可再生资源的需求量日益增长。波浪能作为一种分布极广和能量储存量极大的可再生清洁能源,其利用已然成为当下的研究热点。在这方面,振荡浮子波能转化技术具有结构形式简单和可靠性高等特点,但也面临着转化效率低和发电成本高等问题。着眼于此,本文研究了转化装置自身因素和环境参数对振荡浮子波浪能利用效率的影响,用于实际工程中对该装置设计提供参考。本文的研究内容如下:基于CFD商业软件ANSYS FLUENT,分别采用了数值边界造波法和数值质量源造波法建立了二维数值波浪水槽,通过时域和频域分析方法对计算所得结果与经典波浪理论值进行对比,获得了波浪水槽数值模拟的适用条件,并揭示了水槽中波浪的运动特性;在建立了二维波浪水槽的基础上,选择边界造波法造波并加入风与流的作用,建立了二维与三维风-浪-流联合数值水槽。完成了三维数值水槽方柱模型的绕流模拟,并将模拟所得方柱受力结果与现行规范结构进行对比分析,从而确定满足精确性和经济性的网格尺寸、时间步长和湍流模型;根据刚体运动理论和牛顿第二定律建立了浮子的运动方程,利用FLUENT软件中的动网格技术,耦合浮体的运动方程和粘性流体的控制方程,建立了浮子在波浪水槽中的运动模型,详细分析了浮子在三维数值水槽中的运动特性。针对三维波浪水槽中的振荡浮子模型,研究了浮子在不同的转化装置自身因素(弹簧力、质量力和阻尼力)和波浪参数(波高、风速和流速)下的波能转化率。根据振荡浮子波能转化效率与这些因素的相互关系,进一步揭示了振荡浮子波浪能利用的机理。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:P743.2

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