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随着社会经济的不断发展,能源问题日益突出。传统化石燃料不仅储量有限,面临着消耗殆尽的状况,还会对环境造成严重的污染。海洋能作为一种取之不尽、用之不竭的绿色能源,越来越受到人们的关注。为了缓解能源与发展的矛盾,越来越多的人开始着手思考如何利用海洋中蕴藏的能量。作为海洋能的重要组分的波浪能,已经有多种多样的发电装置被设计出来。本文针对目前本领域的研究成果以及存在的问题,主要做了以下几方面的研究工作。 首先提出了问题的背景,对国内外波浪能开发研究的现状进行了简要的介绍,对研究中的热点问题进行了归纳总结。并以大连理工大学船舶CAD工程中心发表的专利《一种用于深海的垂荡浮箱式波浪能发电装置》为基础,提出了论文课题的主要研究任务。 从现有波浪能发电装置存在的工作海域受限,以及对水位变化敏感性高等问题出发,提出了一种张力腿基础的波浪能发电装置的设计概念。对其结构组成、各部分功能、工作原理、运作流程进行了详细的说明。给出了波浪能发电装置的简化物理模型以及相关数学方法。 以东海的环境参数为基准,对装置进行了总体设计和结构的详细设计。确定了自存工况和作业工况的详细信息;设计了装置结构的主尺度参数。根据规范的相关要求对各个部分的构件强度要求进行了详细的计算,并确定了其具体尺寸。 介绍了漂浮在水面的结构物受流场作用的分析方法的数学原理。分析了平台的载荷。给出了CCS相关规范中的计算风载荷和海流载荷的经验公式,并根据平台的实际参数,计算了风流载荷的数值。介绍了计算小截面积柱体结构波浪载荷的Morison公式,使用AQWA-WAVE计算出了应该施加于结构的波浪载荷。 使用FEM分析工具ANSYS软件,创建了平台整体结构的有限元模型,根据载荷分析的结果,对自存工况和作业工况的多种组合情况进行加载,校核了每种情况下结构的屈服应力,对结果进行了汇总和分析。 使用AQWA对平台主体和浮子的水动力性能进行了分析,分别求解了平台在Pierson-Moscowitz谱模拟的海浪下的时域运动响应和浮子在规则波作用下的时域运动响应。并依据计算结果估算了波浪能的吸收效率。 讨论了当浮子形状、质量和水线面面积变化时浮子运动响应的变化,根据数据结果分析了能量吸收效率对于以上这几个参数的敏感性。 根据浮式基础的波浪能发电装置的结构特点提出了一套论证优化设计方案的技术评价指标。 本文的研究成果可为类似的点吸收式波浪能发电装置和漂浮式张力腿结构提供参考,可为浮式基础从概念方案到设计提供可借鉴的研究方法。