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OWC发电装置二次能量转换系统的优化设计研究

焦建辉  
【摘要】:沉箱防波堤兼作岸式波能发电装置是一种十分新颖的海港水工建筑物。近年来,这种装置受到了世界各国的广泛关注。因为该装置的波能转换率较高,对地形的依赖性较小,此外,波能以气室内的空气作为媒介传递,冲击式透平发电机组不与海水接触,减少了波浪的破坏性。而冲击式透平作为振荡水柱波能发电装置的一部分,在能量的二次转换中具有十分重要的作用。因此,对沉箱防波堤兼作岸式波能发电装置的深入研究,有利于指导设计更为高效的波能转换与利用装置,也为解决日益严峻的环境能源问题提供了帮助。在前期研究的基础上,本研究通过物理模型试验和数值模拟相结合的方式,对OWC沉箱与空气透平进行研究。 本文在物理模型试验的基础上,研究了OWC沉箱气室捕能效果。试验通过采集气室内波高、压强和输气管内空气流速,并对所采数据进行处理,得出波高、压强及空气流速的关系,计算得出一次能量转换效率。OWC沉箱气室的捕能效果研究分忻表明,沉箱气室内波高、气室内压强及输气管内流速具有一定联动性,气室内波高与输气管内空气流速的变化趋势基本一致,与气室内压强的变化存在二分之一周期的相位差。 对冲击式透平的数值模拟研究发现,改进后的不对称翼冲击式透平动叶片在速度入口方向的压力值较大而速度值较小,在压力出口方向的压力值较小而速度值较大,且拉伸后的透平的工作效率值得到提高。 本文优化研究了二次能量转换系统,为本装置的进一步研究奠定了基础。


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