半潜式多浮体波浪能海水淡化装置的优化
本文提出了一种半潜式多浮体波浪能海水淡化装置，该装置主要包括波浪能采集系统、液压传递系统、发电机以及反渗透膜海水淡化系统。其中装置的波浪能采集系统包含有3个振荡浮子，振荡浮子在波浪的作用下做垂荡运动，液压系统的液压缸与振荡浮子相连接，从而实现将波浪能转换为液压能，再利用液压能进行发电从而驱动装置的反渗透膜海水淡化系统产生淡水，实现利用波浪能进行海水淡化。 本文针对半潜式多浮体波浪能海水淡化装置的优化主要集中在装置的波浪能采集系统，利用ANSYS-AQWA软件对装置的波浪能采集系统的振荡浮子以及中央漂浮平台进行建模仿真，并且引入了波浪能捕获宽度比的概念来描述波浪能捕获装置的波浪能采集效率。分析了不同质量、形状、直径的振荡浮子对装置波浪能捕获宽度比的影响，结果表明采用直径为2m的圆柱形振荡浮子时，装置的波浪能捕获宽度比最高约为0.9，相较于振荡浮子结构优化之前提升了约95%；同时还分析了不同长宽比、面积、高度的中央漂浮平台阻尼层结构以及中央漂浮平台吃水深度对装置波浪能捕获宽度比的影响，结果表明当装置中央漂浮平台阻尼层长宽比为0.45、面积为320m2、高度为3.5m时，且装置的吃水深度为4.6m的时候，装置的波浪能捕获宽度比最大约为0.88，相较于优化之前提升了约112%。 本文针对半潜式多浮体波浪能海水淡化装置的液压系统以及反渗透膜海水淡化系统的数值仿真实验主要是对比分析装置的波浪能采集系统优化前后，装置的反渗透膜海水淡化系统产水量的变化。将装置的波浪能采集系统优化前后振荡浮子的振荡速度作为液压系统的输入，分别分析了装置波浪能采集系统优化前后、有无蓄能器以及浮子个数对装置的液压系统以及反渗透膜海水淡化系统的输出响应的影响。结果表明，安装蓄能器后，装置的液压系统的发电功率由5kW降低至3kW，但是液压系统输出响应的稳定性2.5kW提升至3kW，装置的理论淡水产水量约为54m3/d，相较于优化之前提升了20%。 研究团队设计并建造了一台半潜式多浮体波浪能海水淡化装置“集大3号”，该装置投放于厦门市翔安区小嶝岛附近海域进行了为期2周的海试实验。结果表明，装置的波浪能采集系统能够正常运行。但是，装置的液压传递系统存在一定的问题，导致装置在海试实验期间未能完成波浪能的存储，从而导致无法发电以及进行海水淡化。
海水淡化装置;波浪能采集;反渗透膜;水动力性能
集美大学
硕士
船舶与海洋工程
杨绍辉
2020
中文
P747
2020-11-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）