手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
海洋波浪能是一種取之不竭的可再生清潔能源，而波浪發電是波浪能利用的主要方式。通過波浪能裝置將波浪的能量轉換為機械的、氣壓的或液壓的能量，然后通過傳動機構、氣輪機、水輪機或油壓馬達驅動發電機發電。就波浪現象而言，雖然只是海水質點在原地的起伏運動，但它的運動能量十分巨大，破壞力也大得驚人。目前世界各國已經提出了超過4000種波浪能轉換技術，但是真正能經得起海浪考驗的發電裝置不多，不少裝置已損壞（岸式）或沉沒（船式）。基于2011年國家海洋局項目“惡劣海況下高效穩定波浪發電裝置”的研究設計，對該項目中擬設計的浮子式波浪發電裝置浮筒及導向柱在不同海況下進行了結構強度有限元分析。
舟山群島分布密集，港灣眾多，離陸較遠，海面風大浪高，眾多邊遠島嶼存在用電難、用電貴等難題。波浪發電裝置在遠近海域都可以實施，可有效解決邊遠島嶼用電難題。它的應用范圍除了向電網系統供電外，還可以為邊遠海島、漁場、海港、單井石油平臺等提供清潔能源，具有重要的經濟和社會意義。
目前國內外較為成熟的波浪能發電裝置主要有振蕩水柱式波能裝置、擺式波能裝置、聚波水庫波能裝置、振蕩浮子式波能裝置等。但是考慮到振蕩水柱式波能裝置二級能量轉換效率較低，擺式波能裝置對于偏遠海島維護較為不便，且舟山群島海岸多為平坦，不利于聚波水庫的大范圍推廣，故選取了轉換效率比較高、建造容易、成本低廉的振蕩浮子式波能裝置。同時，由于舟山海域海況較為復雜，浮子容易受到惡劣海況的破壞。因此，設計浮子可以吊起，脫離海面，以保護其不被損壞。該裝置安裝水域平均水深為7m，上層建筑和裝置布置如圖所示。波浪發電裝置的浮筒布置方向與波浪運動方向垂直，導向柱一端打入海底，另一端與上層建筑固定，設計的浮子為一圓柱。
應用PATRAN有限元分析軟件建立高低水位時浮筒及導向柱結構模型，其X、Y軸沿浮筒半徑方向，Z軸沿浮筒高度方向垂直向上，模型采用板單元和梁單元模擬，如圖所示。同時為保證浮筒的結構強度，設計在浮筒內采用圈板及軸向肘板來加強浮筒的結構，其內部構造如圖所示。考慮到導向柱兩端分別與海底及上層建筑結構固定，因此在導向柱兩端施加剛性約束。
波浪發電裝置中，浮筒及導向柱承受的主要載荷有：（1）結構自身重量，即浮筒和導向柱的結構重量，本文中以重力加速度的方式加載；（2）海水壓力，包括海水靜壓力以及波浪引起的海水動載荷。由于潮汐的存在，在一個潮汐周期中，浮筒將由高水位向低水位緩慢移動。由于波浪的周期性變化，浮筒在一個波浪周期中又有吃水的變化。與波浪周期相比，潮汐周期相對較長，因此將潮汐水位看成靜態來計算。本文將分別計算浮筒高低位不同吃水下的工況。換言之，將對浮筒及導向柱在高潮水位和低潮水位，及3個相對位置時的載荷工況，以及針對海上惡劣風暴（風暴自存）的工況，共7個工況條件下進行強度計算。海水壓力由靜水壓力和波浪力兩部分組成。（1）靜水壓力。由于浮筒和導向柱與波長相比，尺度均較小，柱體的存在對波浪運動無顯著影響。因此裝置所受到的水平波浪力可根據莫里森公式計算。
根據API規范分別選取為1.2和1.8。而波浪計算則采用線性波理論。擬設計的波浪發電裝置浮體是一個圓柱體，該浮體漂浮于水面上。其中淹沒在波浪中的一面遭受波浪力的作用，而另一面不受到波浪力的作用，浮體受到的垂向波浪力作用在浮體底部的圓盤面上，可以使用Froude-Krylov理論來計算。
專業從事有限元分析公司│有限元分析│CAE分析│FEA分析│技術服務與解決方案
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司www.785353.com，轉載請注明出處和相關鏈接！