振荡水柱式波浪能浮标水动力学性能及能量转换特性研究的开题报告.docx

振荡水柱式波浪能浮标水动力学性能及能量转换特性研究的开题报告
一、选题背景
全球能源安全问题日益突出，因此清洁能源及其开发与利用备受关注。波浪能作为一种具有广泛开发潜力的清洁能源，具有资源丰富、能量密度高、稳定性好、污染少等诸多优点，被视为可持续发展的能源之一。近年来，波浪能的利用逐渐成为国际上研究的热点之一。
中国近海波能资源丰富，波动规律较为稳定，因此我国在波浪能的研究和开发方面发展较快。目前，已经建成的波浪能发电项目主要集中在潮汐和电站式浮标之中，而振荡水柱式波浪能浮标一直没有被广泛研究与应用。
二、选题目的
本次选题旨在对振荡水柱式波浪能浮标的水动力学性能及其能量转换特性进行研究，探索其应用价值。
三、研究内容
1、振荡水柱式波浪能浮标的工作原理与运动特性分析；
2、基于有限元分析软件FLUENT，建立数值模型，对振荡水柱式波浪能浮标的水动力学性能进行数值分析，分析海流对其运动的影响；
3、利用实验方法，对振荡水柱式波浪能浮标在不同海况下的运动特性进行测试，验证数值模型的准确性；
4、设计并制作振荡水柱式波浪能浮标的能量转换装置，对其进行实验测试，分析其能量转换特性；
5、分析振荡水柱式波浪能浮标的经济性和应用前景。
四、研究意义
1、对振荡水柱式波浪能浮标的水动力学性能进行研究，有助于了解浮标与海底之间的相互作用关系，掌握其运动规律和受力特点；
2、建立数值模型，对振荡水柱式波浪能浮标进行水动力学性能分析，为实际设计提供依据；
3、利用实验方法验证数值模型的准确性，为后续的设计和改进提供参考；
4、研究振荡水柱式波浪能浮标的能量转换特性，有助于探索其在波浪能利用方面的应用价值。
五、研究方法
1、文献调研
收集相关文献，了解国内外关于波浪能及其应用的研究现状及研究思路；
2、数值模拟
利用有限元分析软件FLUENT，建立数值模型，分析振荡水柱式波浪能浮标的水动力学性能；
3、实验测试
设计相关实验装置，对振荡水柱式波浪能浮标的工作原理、运动特性及能量转换特性进行实验测试；
4、数据分析
分析实验数据和数值模拟结果，探究浮标的水动力学性能和能量转换特性。
六、预期成果
1、初步掌握振荡水柱式波浪能浮标的水动力学性能及其能量转换特性；
2、提出改进方案，探讨提高浮标能量转换效率的途径；
3、得出振荡水柱式波浪能浮标在近海工程中的应用前景和经济性分析；
4、形成一定的研究论文或者技术报告。
七、研究难点
1、对振荡水柱式波浪能浮标的水动力学性能进行数值分析，需要建立复杂的数学模型，准确地描述浮标在海流中的运动状态；
2、实验测试中需要考虑到环境因素对测量结果的影响，选择合适的测试点和测试时间，确保实验数据的准确性和可靠性。
八、研究进度安排
第一年：文献调研、数值模拟、实验方法的探究与选择，并初步进行实验测试。
第二年：数据分析，探究振荡水柱式波浪能浮标的水动力学性能和能量转换特性，并提出改进方案与应用前景分析。
第三年：完成相关技术论文的撰写与学位论文的答辩。
九、研究经费申请
本研究需要经费30万元，用于购置实验设备、实验室材料及实验测试用工等方面。其中：
实验设备：20万元；
实验室材料：5万元；
实验测试用工：5万元。
十、研究组成
指导教师：XXX
研究生：XXX
十一、参考文献
1.刘海林，宋尤东，于洋，等.波浪能发电技术现状与发展趋势[J].可再生能源技术,2019(5):26-34.
2.Han,J.H.,Kim,H.S.,Jang,Y.T.etal.Structuraldesignandhydrodynamicanalysisofaheaving–floatingplatewaveenergyconverter[J].JournalofMarineScienceandTechnology,2010,15(1):63-74.
3.陈成.浮标式海洋能利用系统设计[J].电力科学与工程,2016,32(6):83-87.
4.Yuan,C.,Zou,L.,Dai,Y.etal.Investigationofaheavingbuoywaveenergyconverterwithsemisubmergedpontoons[J].AppliedOceanResearch,2017,68:165-174.
5.张礼奎.水波能利用技术研究进展[J].天津大学耐震结构与环境振动重点实验室,2019,24(3):11-26.