張力腿基礎(chǔ)振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源問(wèn)題日益突出。傳統(tǒng)化石燃料不僅儲(chǔ)量有限，面臨著消耗殆盡的狀況，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。海洋能作為一種取之不盡、用之不竭的綠色能源，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。為了緩解能源與發(fā)展的矛盾，越來(lái)越多的人開(kāi)始著手思考如何利用海洋中蘊(yùn)藏的能量。作為海洋能的重要組分的波浪能，已經(jīng)有多種多樣的發(fā)電裝置被設(shè)計(jì)出來(lái)。本文針對(duì)目前本領(lǐng)域的研究成果以及存在的問(wèn)題，主要做了以下幾方面的研究工作。
　　首先提出了問(wèn)題的背景，對(duì)國(guó)內(nèi)外

2、波浪能開(kāi)發(fā)研究的現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，對(duì)研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了歸納總結(jié)。并以大連理工大學(xué)船舶CAD工程中心發(fā)表的專(zhuān)利《一種用于深海的垂蕩浮箱式波浪能發(fā)電裝置》為基礎(chǔ)，提出了論文課題的主要研究任務(wù)。
　　從現(xiàn)有波浪能發(fā)電裝置存在的工作海域受限，以及對(duì)水位變化敏感性高等問(wèn)題出發(fā)，提出了一種張力腿基礎(chǔ)的波浪能發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)概念。對(duì)其結(jié)構(gòu)組成、各部分功能、工作原理、運(yùn)作流程進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。給出了波浪能發(fā)電裝置的簡(jiǎn)化物理模型以及相關(guān)數(shù)學(xué)方

3、法。
　　以東海的環(huán)境參數(shù)為基準(zhǔn)，對(duì)裝置進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。確定了自存工況和作業(yè)工況的詳細(xì)信息;設(shè)計(jì)了裝置結(jié)構(gòu)的主尺度參數(shù)。根據(jù)規(guī)范的相關(guān)要求對(duì)各個(gè)部分的構(gòu)件強(qiáng)度要求進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算，并確定了其具體尺寸。
　　介紹了漂浮在水面的結(jié)構(gòu)物受流場(chǎng)作用的分析方法的數(shù)學(xué)原理。分析了平臺(tái)的載荷。給出了CCS相關(guān)規(guī)范中的計(jì)算風(fēng)載荷和海流載荷的經(jīng)驗(yàn)公式，并根據(jù)平臺(tái)的實(shí)際參數(shù)，計(jì)算了風(fēng)流載荷的數(shù)值。介紹了計(jì)算小截面積柱體結(jié)構(gòu)波浪載

4、荷的Morison公式，使用AQWA-WAVE計(jì)算出了應(yīng)該施加于結(jié)構(gòu)的波浪載荷。
　　使用FEM分析工具ANSYS軟件，創(chuàng)建了平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)的有限元模型，根據(jù)載荷分析的結(jié)果，對(duì)自存工況和作業(yè)工況的多種組合情況進(jìn)行加載，校核了每種情況下結(jié)構(gòu)的屈服應(yīng)力，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了匯總和分析。
　　使用AQWA對(duì)平臺(tái)主體和浮子的水動(dòng)力性能進(jìn)行了分析，分別求解了平臺(tái)在Pierson-Moscowitz譜模擬的海浪下的時(shí)域運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和浮子在規(guī)則波作用下