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单臂振荡波能发电装置结构设计说明书论文,振荡,发电,装置,结构设计,说明书,仿单,论文
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毕 业 设 计（论 文）设计(论文) 题目：单臂振荡波能发电装置结构设计学生姓名： 吴广宇 指导教师： 姜劲_ 二级学院： 机电工程 专 业： 机械设计及其自动化班 级： 12 机械（单） 学 号： 1204201020_ 提交日期：2016 年 05 月 10 日答辩日期： 2016 年 05 月 13 日 金陵科技学院学士学位论文 目录I目 录摘 要 IIAbstract III1 绪论 11.1 海洋能的研究背景与意义 11.2 海洋波浪能的资源分布 21.3 国内外研究现状与分析 21.3.1 早期波浪能发电技术的发展 21.3.2 波浪能发电装置的分类方法 31.3.3 波浪能发电技术的理论研究 41.3.4 目前波浪能存在的问题 52 单臂振荡波能发电装置方案设计 62.1 总体结构设计 62.2 机械结构设计 62.3 液压原理图设计 83 单臂振荡波浪能发电装置的结构设计 93.1 主体结构设计 93.2 各组成零件的设计 9总结 12参考文献 13致 谢 15金陵科技学院学士学位论文 摘要II单臂振荡波能发电装置结构设计摘 要利用波浪发电技术日益被重视，世界上不断的有一些新的思路和研究设计出来。截至目前，大约有 340 种不同的场景利用波浪能发电和千余项关于波浪能设计的专利。利用摆臂吸收波浪能量来转化为电力，就是本次毕业设计的主要内容。内容是关于利用浮力倾斜波能来发电的装置的一些简单分析和绘图。基于波浪理论，对单臂振荡波能发电装置内部的结构进行结构设计。论文章节如下：第一章讨论了课题的研究背景，波浪能装置的研究现状，提出重要性和研究的对象。第二章对单臂振荡波能发电装置结构设计的基本原理进行了分析。第三章单臂振荡波能发电装置结构零件的具体设计。关键词：波浪能发电；摆臂式；结构设计金陵科技学院学士学位论文 AbstractIIISingle Arm Oscillation Energy Generation Apparatus DesignAbstractUsing wave power generation technology has been paid more and more attention, and there are some new ideas and research designs in the world. As of now, there are about 340 different scenarios with wave power and a thousand waves can design patent. The main content of this graduation project is to use the swing arm to absorb the wave energy to be converted to electricity. The content is a simple analysis and drawing of the device which uses the buoyancy inclined wave energy to generate electricity. Based on the wave theory, the wave energy generation device oscillation arm structure of internal structure design. Thesis chapters are summarized as follows:The first chapter discusses the research background, research status of wave energy devices presented significance of the topic and the subject of research.The second chapter discusses the composition and the basic principles of buoyancy Tilting wave energy device was analyzed during the study device key technologies.In the third chapter, a slight wave theory of buoyancy placed in fixed position does not move when the force of the wave amplitudes were calculated and analyzed. And then derive the buoyancy means a pendulum motion capture energy efficiency, and analyze its relationship with water depth, buoyancy mechanical damping of the pendulum.Key words: wave energy;swing arm type; structure design金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论11 绪论1.1 海洋能的研究背景与意义 传统化石能源，使现代机械工业的大规模发展，已经使人类从农业社会转变成繁荣的工业社会，为整个工业文明提供动力源源不绝，在近代的人类发展中是一个重要的组成部分。至今化石能源仍是人类社会最大能源消耗，化石能源的全球消费量的比重在所有能源中超过 80，人类工业科技的不断发展，是对化石燃料能源的不断消耗，它们消耗速度比生产速度快好多，所以导致了化石能源的枯竭。1在另一方面，随着科学技术的发展，人类社会能源需求也在不停地变大，消耗也变多，按照这个速度，不久的将来化石能源会被使用光，这是对人类发展的一个巨大挑战。在另一方面，利用化石能源始终伴随着温室气体的排放和生产了一批环境污染危害整个人类环境不符合健康的长远社会发展的基本要求。所以替代传统的化石燃料，开发和使用新的清洁的寻找可再生能源，减少对环境的污染，是目前很重要的一件事情。海洋占据地球面积 3.61亿公里，占地球表面的 71。浩瀚的海洋资源丰富，包括海洋化石能源,还包括潮汐，波浪，温度，海流的形式“海力”。经受风吹日晒等，从而导致不同的温度，盐度的不同区域，由月球和其他地区的重力的作用海水涨潮，这些差异导致各种海洋能，从海上得到的能量是干净的，可再生的。开发和利用清洁可再生能源，这是对人类未来的发展具有重要意义，有利于自身生存，而且可以不断再生，扩大生存空间最实用的方法之一。进入 21 世纪以来，许多国家非常重视各种海洋资源，努力研究海洋科学和发展技术实力。通过不断的努力，中国在研究海洋资源的若干领域取得了长远的进步。在改革开放以后我们强调工业发展和经济增长，忽视环境管理和保护。由于这种粗放的产业发展路线是消耗自然资源，所以产生了许多不好的影响，如烟雾，全球变暖，污染地下水，这些东西已经对我们的生活有了很大的影响，所以我们的政府已经加大力度推进节能减排，并正在制定环境友好型社会，并把重点放在支持新的清洁和可再生能源的开发和利用，建立可持续发展的战略路线图。我们的海洋是巨大的，岛屿众多，拥有 490 万平方公里的海域面积和超过 6000 群岛海域，这些领域蕴含的海洋资源将是一笔宝贵的财富，合理的开发和利用丰富的海洋能源资源可以有效地解决我们的能源和环境问题。2世界上海洋能源技术目前更多是的处于开发的初始阶段，但海洋的能量是巨大的，可再生的，根据调查，海浪能量是巨大的，我们可以通过把潮汐能转变为电能，利用这种干净的清洁的能源，我们的环境也不会受到污染，但是进一步使用波能源技术仍处于实验性阶段，有待更深入的研究和探索，我国也对海洋非常重视，国家海洋局“海洋可再生金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论 2能源发展纲要（2013-2016）”中提到中国确定了三个主要的海洋能源试验场，相继在中国沿海地区科研机构安装各种海洋能试验装置。这将进一步推动海洋能，海洋能技术研究基金会的发展。 1.2 海洋波浪能的资源分布 海洋波浪能是海洋能源的动能的一种形式，与其他的海洋能源相比较具有广泛的传播和密度高的流动特性。据调查，全世界大约有二十五亿千瓦的全球波浪能，这是极具发展潜力的。这个基本来源于南印度洋和太平洋，北大西洋，北太平洋。1.3 国内外研究现状与分析 点吸式波能装置也称为振荡波能装置，其原理是利用海浪的动能推动摆板，摆板来回的运动，然后通过液压装置，把动能转化为液压能，然后把液压能转化为电能，这种装置能源转换效率高，比较容易制造，成本低，适合于波能，可以是比较好的选择，而且机器一般较小，更容易研究和推广。3下面这个图片是波浪能发电的基本原理图。图 1.3.11.3.1 早期波浪能发电技术的发展 所有国家在海洋方面都在努力的研究，并且很早就开始研究了，波浪能最早的专利领域可以追溯到 1799 年，1911 年，法国研制出世界上第一个海洋波浪能发电装置。在 20 世纪 60 年代，日本发明了第一个商业化的波能发电装置，是用于轮船方面的。截至 2010 年，利用波浪能技术的专利达到了 4000 多个项目，世界各地所有的海运国家都参与波浪能源技术的研究，通过一系列的理论金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论 3计算和预先优化的数值模拟，它有在原型中，测试设备的操作的发电装置的稳定性和可靠性的实际的海况一些波。欧洲岸边波浪能资源丰富，因此相关研究相比其他地区的发展更加突出也更加积极探索领域。到目前为止，欧洲发明了许多在海洋运行实验的各种波能装置。4中国在上世纪 70 年代就开始研究，波浪能发电，在“七五”期间中国的第一批电厂建设的能源研究所位于广州。在该机械用喇叭板混凝土浇注收集收缩水道波通过发电内部版本液压转换系统，中国第一个倾斜波浪发电站国家海洋技术研究所在山东大管岛“十一五”期间，发电可以达到 30kW。 1.3.2 波浪能发电装置的分类方法 根据苏格兰奥克尼群岛的欧洲海洋能源中心（世界上第一个海洋能源中心）的分类，波能发电装置可以分为四类，震荡水柱式，摆式装置，振荡浮子式，收缩波道式。海洋波浪能量通过转换部分，诸如通过浮子，摆板和其他结构，波浪的动能转化为别的能量;辅助波能量转换的中间转换部分继续使波能量以促进采集发电机，二转换机械能的发电机转化为电能的波浪能发电设备的流程图，一个转换部的转换而通过摇动浮子，捕获，然后通过液压缸把动能转化为压力能。波浪能发电虽然研究的时间比较早，可是发展并不快，因为有的国家对自己的技术没有信心，而且海洋有的时候环境比较恶劣。但是现在环境污染和化石能源的枯竭，导致这些国家不得不把目光放在了广阔的海洋。海洋技术研究所承担了国家“九五”科技攻关项目：30 kW 摆式波力电站的研制与建设。该摆式波力电站建于山东省即墨市大管岛，于 1999 年 6 月开始实施海况试验，电站所发的电能首先对蓄电池充电，然后再供给用户使用，在入射波高为 16 m时电站出电约为 130 kW。5这是我国建成的第一个摆式波力电站。该电站按照抵抗 20 年一遇台风的标准建造，目前运行状况良好。按波能量收集的另一个转换可以分为摆动型水柱，光滑，传输类型，指向不同的形式（振荡浮动）型，越浪式，振荡水柱等。下面是一些具体的一些图片，所述压力装置是不固定的，或可被分成固定的和可变的，根据不同的机械原理，这意味着次要转换部分可以分为气动，液压和齿轮。振荡浮动的波能发电装置是利用水下开口的装置，通过空气带动空气叶轮，都得到旋转的机械能，然后就可以带动发电机，就可以得到电能了，这种的好处是可以不接触到海水，可靠性也高一点，也便于研究，容易安装，但是缺点是效率比较低下。越浪式比较稳定，相对可靠一点，稳定的输出，但是体积比较大，安装困难看。 下面是一些波能发电的具体的装置图片，有点头鸭，收缩波道，振荡浮子式。金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论41.3.3 波浪能发电技术的理论研究 由于吸收式波浪发电技术具有转换效率高，结构简单，尺寸变化小的优势，目前的理论研究和目前发展和开发相关设备的角度来看，研究主要集中于波器水动力性能分析，控制策略和设定相位，通过改变设计参数，以便优化的发电设备的效率，调整反馈调节控制以提高装置的安全性能，新一代压电材料中的应用具有重要的成为方向，本文涉及到流体力学分析设备，所以重点介绍这一金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论5研究现状。早在 1981 年，托马斯等人，总结了在墨西哥湾流的基本功能的波浪能装置，互动浮体被海浪之间的研究的基础上，于 2002 年直线法尔考波假设，以吸收波能的点的腔装置和该装置的总效率的入射角的几何形状的影响发生装置流体动力学分析。6相位控制学习方法来提高能量转换效率问题的手段，在BaBarit 2012 年的研究分析，加在没有粘性流体动力学方程的次级阻尼项来检查粘性阻尼流体分析的效果。包括国内相关研究机构和大学也有很多的研究，刘中间三个线性源和汇的分析是在 1987 年法在规则波的深度下车驳船移动单元响应问题，能源绳松伟广州研究所等于 2013 是一段波吸收水动力分析，正波浮意味着外部激励动力和阻尼进行了优化设计理论和计算方法。马哲中国海洋大学吸引流体动力波施加浮子外阻尼浮子下方的振荡进行分析如在 2013 年的问题的响应的冲击载荷的摆动运动，并以浮动的振动的各种物理性质的运动特性的响应讨论。1.3.4 目前波浪能存在的问题虽然波浪能目前和化石能源相比，有比较多的优点，发电装置的研究和开发也有了一定的发展，却没有普及到人们的生活当中去，是应为有一些缺点是不可避免的。（1）随机性海洋波浪是由风产生的，在海洋中随时随地都有波浪，但是波浪往往是不稳定的，往复，低速。波浪有的时候大有的时候小，变化具有随机性。如何将随机的波浪能转化为稳定的电能的电能是一个难题（2）发电成本在目前的条件下，科学家进行计算发现，波浪能发电的成本比常规的热发电的成本要高出十倍左右。因此
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