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摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 振荡浮子式波能装置国内外研究现状

    1.2.1 国外研究现状

    1.2.2 国内研究现状

    1.2.3 国内外研究现状的简析

1.3 振荡浮子式波能装置水动力性能研究现状

    1.3.1 国外研究现状

    1.3.2 国内研究现状

    1.3.3 国内外研究现状的简析

1.4 论文主要研究内容

第2章 振荡浮子式波能采集理论基础

2.1 势流理论

2.2 水动力系数的计算方法

2.3 波浪载荷的计算方法

    2.3.1 波浪载荷简介

    2.3.2 F-K假定法

2.4 分段函数理论

2.5 小结

第3章 浮体链轮波能装置水动力性能的计算

3.1 浮体链轮波能装置基本原理

3.2 浮体链轮波能装置水动力系数的计算

    3.2.1 势流模型的建立

    3.2.2 线性方程组的建立

    3.2.3 计算流程

    3.2.4 计算关键技术

    3.2.5 附加质量和附加质量系数之间的关系

    3.2.6 水动力系数计算结果的可靠性

3.3 浮体链轮波能装置水动力性能的计算

    3.3.1 对弹簧力及阻尼力做功的几点说明

    3.3.2 波能装置水动力响应的计算

3.4 小结

第4章 浮体链轮波能装置物理模型试验研究

4.1 物理模型试验

    4.1.1 物理模型试验平台结构及原理

    4.1.2 物理模型试验的相关参数

    4.1.3 物理模型试验结果

4.2 物理模型试验水动力性能的解析计算结果

    4.2.1 物理模型试验水动力系数的计算

    4.2.2 物理模型试验水动力响应的计算

4.3 物理模型试验结果与解析计算结果的比较

4.4 小结

第5章 浮体链轮波能装置样机的优化

5.1 海试波况参数及装置样机参数

5.2 海试装置水动力性能优化结果

    5.2.1 水动力性能优化结果

    5.2.2 水动力响应计算结果

5.3 小结

第6章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况

1. 发表的学术论文及程序编制情况

2. 参加的科研项目

学位论文评阅及答辩情况表

文章摘要:振荡浮子式波能装置由于结构简单、制造维护成本低、效率较高等优点,是目前国内外波浪能研发的热点。本课题的浮体链轮波能装置隶属振荡浮子式波能装置,具有极端环境下生存能力强、波能采集成本低的优势,且具有单程波能采集特征。现有振荡浮子式波能装置水动力性能的计算方法,都是针对具有双程采集特征的波能装置,难以满足浮体链轮波能装置的特征要求。为此,本文针对具有单程波能采集特征的浮体链轮波能装置的水动力性能进行了系统的研究。基于线性势流理论及一阶辐射理论,利用特征函数展开和渐进函数匹配法,求解截断圆柱的辐射问题,计算多种波况的弥散关系,得到装置的水动力系数表达式,并编制程序计算了本课题模型试验装置及海试装置在多种波况下的水动力系数及其频域变化曲线。针对本课题装置单程采集的特点,基于分段函数思想进行水动力学建模,编制程序实现装置水动力学微分方程的变参数求解,弥补/仿真软件的不足,计算了本课题装置的水动力响应。采用更为简便和准确的积分方法,得到了装置的一级平均采集功率。通过物理模型试验,研究了波况、浮体质量、配重质量、阻尼力等参数等对物理模型水动力性能的影响规律,并对本文提出的水动力性能的解析计算方法进行了校验和完善。基于本文波能采集的水动力解析计算方法,以一级波能平均采集功率为优化目标,对浮体链轮波能装置在三种典型波况下的水动力性能进行了优化。结果表明,浮体在上升阶段和下降阶段的连接处均保持光滑连续,三种波况均具有单程波能采集特征,且与未优化结果相比,三种波况的一级波能平均采集效率均得到显著提升。

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