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浮子式海浪发电船的动态分析与仿真

林江波  
【摘要】:利用波浪能发电是一种重要的能源获取方式。波浪发电装置的效率对能否实现以波浪发电代替部分常规能源至关重要,因此对波浪发电装置进行结构设计和参数分析,对提高发电效率、使其产业化将具有重要的经济效益和社会效益。 论文首先分析国内外波浪发电技术的研究现状和存在的问题,了解国内外各种波浪发电装置的工作原理和特点,结合漂浮式波浪发电原理,提出一种新的漂浮式波浪发电装置—浮子式波浪发电船。 其次根据微幅波理论和推进波的势函数,推导出水质点的速度、加速度、水质点的运动轨迹以及波浪的压强和波能的数学表达式;利用弗汝德-克雷洛夫假定法对几种常见的浮子进行受力分析,建立浮子受力的动态数学模型,对浮子的形状进行优化选择,确定浮子的基本几何参数;结合波浪理论以及波浪能转换原理的基本知识,讨论浮子几何形状与附加质量、水截面积、波浪力振幅的关系,求出起伏系统和波浪的总能量,建立能量吸收率的数学模型,并求出浮子的能量吸收率。 对浮子臂进行结构设计,并对浮子臂进行强度校核,通过对浮子臂的受力分析,建立了浮子臂输出端力矩的数学模型,推导出发电机功率的数学模型,对船式海浪发电装置进行结构分析和设计,建立船体吃水深度变化的动态数学模型。 最后利用动力学分析软件ADAMS对浮子式波浪发电船的吸能部分进行动态仿真,验证理论和建模的准确性,为物理样机的建立奠定基础。


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