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《华南理工大学》 2013年
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摆式波能转换装置研究

邱守强  
【摘要】:海洋波浪能是海洋能源中最为丰富的能量形式之一,它是一种可再生能源,开发利用波浪能进行发电已经有二个多世纪。目前随着人口增加,能源消耗量的上升,石油、天然气等常规能源的消耗殆尽以及环境污染的日益严重,人们不得不开始关注新的能源形式,这种能源形式的开发利用必须是符合环境友好、经济可行的可再生能源以及可持续发展的理念。因此时代呼吁新能源技术的高速发展,新能源能量的转换、存储和传输的理论与技术是21世纪能源与工程的前沿性课题。选择海洋波浪能的利用开发作为博士课题是对人类社会发展中能源问题的深刻思考与正确认识,更是时代背景赋予当代青年的重任与义务。相信未来属于可再生能源,我们需要创新的技术途径。相信波浪能转换技术将在未来的能源市场中将发挥至关重要的作用。 在查阅大量相关文献的基础上对当前波能转换装置的研究进展以及现状进行了解,对波能转换装置的技术难点和关键点进行分析的基础上选择摆式波能转换装置作为研究对象。首先开展了固定铰接摆式波能转换装置的物理模型实验研究,对不同模型形状进行优化筛选,对负载阻尼进行寻优,对不同压载工况进行比较并研究了装置系统不同能量转换阶段的各级转换效率。其次基于势流理论对物理模型进行了二维和三维分析计算;从理论角度研究了固定铰接摆式波能转换装置的水动力性能并和实验结果进行了比较分析。再次从实型设计和开展装置实海况试验的目的出发,在实验室进行了基于漂浮阵列布置的摆式波能转换装置的实验研究,进行了不同的模型组合排列布置方式下波浪能的总转换效率的大小比较,得出了在实验排列组合范围内的最佳波能转换形式。并且对传统的摆式波能装置的能量吸收方式进行了改进,提出了“摆式振荡浮子”的方案,即同时对摆式模型进行摇摆和垂荡两个自由度方向上的能量进行吸收,试验证明这种方案是可行的,进一步为实型设计、制造以及实海况实验提供了依据和参考。最后在上述大量试验和理论研究的基础上,进行了波能装置的实型设计、施工和实海况试验。采用了“摆式振荡浮子”的方案,对部分摆式波能装置进行了摇摆和垂荡两个自由度的复合波能吸收。通过实海况实验,突破了若干关键技术,对装置设备的各项性能进行了海试,主要有阵列装置的独立稳定发电能力;水下可靠的控制与监控性能;适应不同海况的升沉压载性能;具有一定抗浪能力的系泊与自保护系统;可靠的结构形式及生存能力等。并进一步改进了波浪发电设备,提高了发电效率,降低了建造成本。实海况试验证明了基于漂浮阵列布置的摆式波能转换装置的可行性,为该种形式的波能转换装置的实用化和工程化提供了技术支持和工程经验。 综上,基于自主创新漂浮阵列布置的“摆式振荡浮子”方案多种组合的实验优化,结合中国沿海波浪能密度较低以及远海波能资源比较丰富的现实,提出并成功实现了适用于海上布放的漂浮式阵列摆式波能转换装置。首次实现了对该种装置的远程操控,视频监控,通讯监测等主动控制方式,提高了系统的安全性和人机互动性。区别于传统的摆式波能转换装置的单一运动模态,首次实现了对波能转换装置进行摇摆和垂荡两个自由度方向同时进行波能转换的复合模式实海况实验。通过对浮式基础的压载主动控制,实现了对波能转换装置系统适应不同波况和吃水的灵活性掌握,克服了传统固定式装置对岸基的依赖,使其更加适应环境潮位的变化。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM612;P743.2

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 李远林,吴家鸣,王冬姣;波浪对船舶非线性横摇阻尼的影响[J];船舶工程;2003年02期
2 董文才,黄祥兵,刘志华;深V型滑行艇横摇阻尼的实验确定[J];海军工程大学学报;2004年04期
3 李远林,伍晓榕;非线性横摇阻尼的试验确定——数据处理方法[J];华南理工大学学报(自然科学版);2002年02期
4 赵海涛;孙志林;沈家法;宁德志;勾莹;;底铰摇板式波浪能装置水动力性能解析研究[J];海洋工程;2011年02期
5 余志;在挪威研究波浪能[J];海洋工程;1996年04期
6 丁明成,于西昌;一种波浪能吸收转换机[J];机械制造;2004年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张大海;浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究[D];浙江大学;2011年
2 肖文平;摆式波浪发电系统建模与功率控制关键技术研究[D];华南理工大学;2011年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李远林,吴家鸣,王冬姣;波浪对船舶非线性横摇阻尼的影响[J];船舶工程;2003年02期
2 黄昊;郭海强;朱仁传;缪国平;;粘性流中船舶横摇阻尼计算[J];船舶力学;2008年04期
3 孙昭晨;王环宇;;铰接多浮体耦合解析计算[J];船舶力学;2009年01期
4 王云龙;张世富;;海上浮筒锚泊分析[J];船舶力学;2011年11期
5 张洁;朱东生;张永水;曾金明;;考虑动水压力作用的深水桥墩地震响应分析[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2012年03期
6 李洪;张世富;;海上管道在不同波浪理论下的波浪载荷计算[J];中国储运;2011年11期
7 李富荣;陈国兴;王志华;;考虑动水压力影响的单柱式桥墩地震反应分析[J];地震工程与工程振动;2008年02期
8 孙胜男;陈健云;;悬浮隧道锚索多阶涡激非线性振动[J];大连海事大学学报;2007年04期
9 孙一艳;柳淑学;臧军;李金宣;;聚焦波浪对直立圆柱作用的试验研究[J];大连海事大学学报;2008年01期
10 耿宝磊;滕斌;宁德志;勾莹;时忠民;;大尺度结构物附近小尺度杆件上波浪力的时域分析[J];大连海事大学学报;2009年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戚增坤;突变控制机制及其在船舶非线性横摇运动中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 韩艳;海底管线的冲刷与导流防护技术研究[D];中国海洋大学;2010年
3 张大海;浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究[D];浙江大学;2011年
4 勾莹;快速多极子方法在多浮体和水弹性问题中的应用[D];大连理工大学;2006年
5 吕林;海洋工程中小尺度物体的相关水动力数值计算[D];大连理工大学;2006年
6 周援衡;波浪与抛石防波堤相互作用及其砂质海床动力响应分析[D];中南大学;2011年
7 潘天娓;浅海重力式平台结构静动力分析[D];中国海洋大学;2011年
8 赵晶瑞;经典式Spar平台非线性耦合动力响应研究[D];天津大学;2010年
9 陈京普;船舶兴波与浮体运动的非线性现象研究[D];中国舰船研究院;2011年
10 黄锦林;库岸滑坡涌浪对坝体影响研究[D];天津大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孟扬;浮子式波浪发电装置设计及其功率特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 肖霄;双浮筒—水平板式浮防波堤的数值研究[D];大连理工大学;2010年
3 王磊;东营海区防潮工程护面块体选型研究[D];中国海洋大学;2010年
4 罗敏莉;强迫运动柱体附加质量与阻尼系数的CFD计算[D];武汉理工大学;2011年
5 郑长新;深水悬链锚泊线疲劳性能评估[D];大连理工大学;2011年
6 林子;利用脉冲响应函数法计算物体上不规则波浪力[D];大连理工大学;2011年
7 侯英昱;深水S型铺管船托管架国产化设计[D];大连理工大学;2011年
8 郭士勇;船舶系泊计算分析软件开发[D];大连理工大学;2011年
9 袁伟;面向航标的波浪能利用研究[D];大连海事大学;2011年
10 贺建镁;海上风力发电机桩群波浪力群桩效应的数值模拟[D];华南理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李远林,吴家鸣,王冬姣;波浪对船舶非线性横摇阻尼的影响[J];船舶工程;2003年02期
2 韩伟,徐松源,陈丽红;工程中混沌现象及混沌应用的研究现状与展望[J];电机与控制学报;2001年04期
3 李建林;许洪华;邵桂平;;1.5MW双馈式变速恒频风电机组控制系统研究[J];电力设备;2008年11期
4 刘其辉,贺益康,赵仁德;变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制[J];电力系统自动化;2003年20期
5 吴必军;邓赞高;游亚戈;;基于波浪能的蓄能稳压独立发电系统仿真[J];电力系统自动化;2007年05期
6 吴必军;游亚戈;马玉久;李春林;;波浪能独立稳定发电自动控制系统[J];电力系统自动化;2007年24期
7 张大海;李伟;林勇刚;应有;杨灿军;;基于液压传动的海流能蓄能稳压发电系统仿真[J];电力系统自动化;2009年07期
8 应有;李伟;刘宏伟;林勇刚;;海流能发电装置功率控制技术研究[J];电气自动化;2008年03期
9 程春华;刘频妃;聂平平;;欧盟能源政策新动向[J];国际石油经济;2007年11期
10 游亚戈;;我国海洋能产业状况[J];高科技与产业化;2008年07期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 徐兵;采用蓄能器的液压电梯变频节能控制系统研究[D];浙江大学;2001年
2 韩凌;应用时域格林函数方法模拟有限水深中波浪对结构物的作用[D];大连理工大学;2005年
3 林建杰;液压电梯闭式回路节能型电液控制系统研究[D];浙江大学;2005年
4 郑艳娜;波浪与浮式结构物相互作用的研究[D];大连理工大学;2006年
5 谷汉斌;波浪与建筑物作用的数学模型研究与应用[D];天津大学;2005年
6 刘臻;岸式振荡水柱波能发电装置的试验及数值模拟研究[D];中国海洋大学;2008年
7 叶杭冶;大型并网风力发电机组控制算法研究[D];浙江大学;2008年
8 刘宏伟;水平轴海流能发电机械关键技术研究[D];浙江大学;2009年
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1 张国庆;舰船在波浪中运动的水动力数值计算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
2 平丽;振荡浮子式波能转换装置性能的研究[D];大连理工大学;2005年
3 齐发;离网型风力发电机组的控制技术研究[D];合肥工业大学;2005年
4 黄方平;变频闭式液压动力系统的设计及应用研究[D];浙江大学;2005年
5 范航宇;一种新型漂浮式波浪发电系统研究[D];清华大学;2005年
6 李仕成;振荡浮子式波能转换装置性能的实验研究[D];大连理工大学;2006年
7 赵强;独立运行小型风力发电系统负载跟踪和充放电集成控制[D];内蒙古工业大学;2006年
8 郝菁;海洋要素垂直剖面测量系统控制电路研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2007年
9 春兰;独立运行光伏发电系统功率控制研究[D];内蒙古工业大学;2007年
10 房泽平;独立运行小型风力发电系统功率控制技术研究[D];内蒙古工业大学;2007年
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1 吴藻华;何志强;戴李民;;固定U形管波能转换装置的试验研究[J];海洋工程;1983年04期
2 沈利生;张育宾;;海洋波浪能发电技术的发展与应用[J];能源研究与管理;2010年04期
3 徐勤勤;费乃振;;加有“引浪板”的固定式气动型波能转换装置水动力性能的计算[J];上海交通大学学报;1987年05期
4 李陆平;田素珍;徐来声;郭洪梅;;渤、黄海波能的估算及其对波能转换前景的评价[J];海洋科学进展;1984年02期
5 费乃振;徐勤勤;;波能转换装置气室在波浪中的性能试验研究[J];海洋工程;1987年01期
6 勾艳芬;叶家玮;李峰;王冬姣;;振荡浮子式波浪能转换装置模型试验[J];太阳能学报;2008年04期
7 梁贤光;;气动型波能转换装置气室输出气流功率的计算[J];海洋工程;1986年02期
8 陈向荥;马庆位;;侧向开口式波能转换气室性能的一种计算方法[J];海洋技术;1990年04期
9 李成魁;廖文俊;王宇鑫;;世界海洋波浪能发电技术研究进展[J];装备机械;2010年02期
10 孙树民;铰接柱式波能转换装置的水动力分析[J];海洋工程;1999年02期
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1 滕斌;陈文;;摆式波能转换装置的水动力分析模型[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(中)[C];2011年
2 游亚戈;吴必军;盛松伟;冯波;张亚群;王坤林;;我国海洋波浪能技术发展建议[A];中国可再生能源学会海洋能专业委员会成立大会暨第一届学术讨论会论文集[C];2008年
3 李永国;陈成明;;波浪能技术发展历程及应用现状[A];中国可再生能源学会海洋能专业委员会第三届学术讨论会论文集[C];2010年
4 张军;许金电;郭小钢;;福建近海波浪能状况分析与评价[A];中国可再生能源学会2011年学术年会论文集[C];2011年
5 李永国;王世明;;新型波浪能开发技术的发展启示[A];中国可再生能源学会2011年学术年会论文集[C];2011年
6 史宏达;焦建辉;刘臻;;碟形越浪式波能发电装置的试验研究[A];中国可再生能源学会海洋能专业委员会第三届学术讨论会论文集[C];2010年
7 郑虹;段银钟;王宁;金钫;;改良钟摆式矫治器远移上颌磨牙的初步研究[A];第四军医大学口腔医院2004第七届全国口腔正畸学术会议论文汇编[C];2004年
8 薛凯民;郑宝奎;;应用ADAMS软件对摆式动车迫导向转向架进行动力学仿真研究[A];中国铁道学会车辆委员会2004年度铁路机车车辆动态仿真学术会议论文集[C];2004年
9 李志华;郭杰;陈扬熙;;摆式矫治器的一种改良设计[A];第四军医大学口腔医院2004第七届全国口腔正畸学术会议论文汇编[C];2004年
10 蒲治军;王仁俊;李超;滕强;;STAMA MC340加工中心刀库维修[A];中国工程物理研究院科技年报(2000)[C];2000年
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1 本报评论员 刘晶瑶;困境儿童背后,是隐忍而无声的父亲母亲[N];新华每日电讯;2010年
2 本报记者 张翼 吴凡;钟摆式活塞发动机加速弹性燃料混合动力应用进程[N];机电商报;2006年
3 叶扩;保障有力才能消除“钟摆式移民”[N];法制日报;2010年
4 姜永坤;“钟摆式”民工流和新农村建设[N];文汇报;2006年
5 卢业忠;激光技术全面进军家电领域[N];中国电子报;2001年
6 晓辉;装备时间最长 装备量最大的手枪[N];中国国防报;2002年
7 记者 孙滨;潮汐能开发:新世纪步入商业化[N];中国海洋报;2000年
8 中国石材工业协会技术部供稿;我国石材加工机械工业初步走上现代化之路[N];中国建材报;2003年
9 田音;铁路十月再提速[N];中国交通报;2003年
10 郭康;严把旅游规划第一关[N];中国旅游报;2002年
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1 邱守强;摆式波能转换装置研究[D];华南理工大学;2013年
2 黄燕;碟形越浪式波能发电装置的水动力性能研究[D];中国海洋大学;2010年
3 刘娅君;碟型越浪式波能发电装置的系统设计及优化研究[D];中国海洋大学;2011年
4 赵海涛;浮力摆式波浪能装置的水动力性能研究[D];浙江大学;2012年
5 刘慧;滚摆式导引头伺服机构稳定跟踪技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
6 张大海;浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究[D];浙江大学;2011年
7 肖文平;摆式波浪发电系统建模与功率控制关键技术研究[D];华南理工大学;2011年
8 姜湖海;滚摆式导引头过顶跟踪控制策略研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
9 邵萌;海洋能多能互补智能供电系统总体开发方案研究及应用[D];中国海洋大学;2012年
10 马哲;振荡浮子式波浪发电装置的水动力学特性研究[D];中国海洋大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈文;摆式波能转换装置水动力特性的数值分析[D];大连理工大学;2012年
2 周晖;摆式波能转换装置的实验研究[D];华南理工大学;2010年
3 孙龙龙;基于装置研发的波浪能评估方法研究[D];中国海洋大学;2012年
4 张弘弨;海洋波浪发电系统振荡浮子结构的优化研究[D];清华大学;2010年
5 林润生;基于摆式波能转换装置直接进行海水淡化的研究[D];华南理工大学;2010年
6 管轶;我国波浪能开发利用可行性研究[D];中国海洋大学;2011年
7 刘栋;碟形越浪式波能发电装置锚固系统设计研究[D];中国海洋大学;2011年
8 陈煜;极限海况下铰接多浮体运动及系泊力计算[D];武汉理工大学;2013年
9 石洪源;波浪能、潮流能海上测试场选址研究[D];中国海洋大学;2013年
10 张文喜;波浪能转换装置设计与仿真研究[D];华南理工大学;2011年
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