导管架海洋平台集成OWC装置运动响应分析

作     者：王昌 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：乔东生

授予年度：2019年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：导管架海洋平台 OWC波浪能转换装置 波浪力 波浪能转换效率系数 运动响应 

摘      要：随着我国社会的日益发展,能源需求量持续加大,常规石化能源如煤炭、石油等储量不断减少,能源危机不断增加。同时,环境污染和环保压力逐渐变大,近年来,我们国家的雾霾天气不断增加,就说明了发展清洁能源的重要性。占地球表面积七成的海洋中蕴含着储量丰富的清洁能源—波浪能,如果加以合理利用,就可以将其转化成电能。将波浪能发电装置集成至导管架海洋平台,可将清洁能源波浪能转换成电能,为平台的正常运行或沿海地区居民生产生活供电,提高石油开采的经济效益,也会缓解能源短缺的现状,具有实际应用的意义;减少石化能源的消耗,也能在一定程度上改善当前环境状况。本文创新性的提出一种导管架海洋平台集成波浪能发电装置,考虑风、浪、流联合作用下,对整个结构的运动响应进行研究和分析,并与导管架海洋平台的运动响应进行对比分析,探究导管架海洋平台集成波浪能发电装置的可行性。首先,提出装置的设计方式,并结合锦州JZ-20导管架海洋平台的相关数据建立ANSYS有限元模型,进行风荷载、波浪荷载、海流荷载的计算,明确结构运动响应的计算方法。然后,利用最优化函数模型探究振荡水柱式(OWC)波浪能转换装置的最优结构参数,通过给定一系列的装置吃水深度和气室半径值,求出OWC装置所受波浪力及其波浪能转化效率系数,基于构造的优化目标函数获得受力最小、波浪能转化效率最高的OWC装置最优结构参数。最后,将最优结构参数的OWC装置集成至导管架海洋平台上,进行不同荷载工况下的运动响应计算,并与未集成OWC装置的导管架海洋平台运动响应进行对比分析。研究发现,不论是在规则波还是不规则波条件下,同时考虑风、浪、流荷载作用时,导管架海洋平台集成OWC波浪能发电装置的运动响应均满足工程要求,表明了集成装置有一定的可行性。