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博碩士論文 etd-0910109-222721 詳細資訊
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論文名稱
Title
振盪U型管波能轉換裝置於造波水槽之試驗研究
Experimental Study of a new sloshing liquid U-column wave power converter in water-tank
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
134
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2009-07-25
繳交日期
Date of Submission
2009-09-10
關鍵字
Keywords
浮式結構物、單纜式、波浪能量轉換裝置、水槽實驗
single-mooring system, water tank experiment, wave power conversion, Offshore platform system
統計
Statistics
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中文摘要
本研究將振盪U型管波能轉換裝置架設於單繫纜式浮體結構物上,浮式結構物下方架設導流翼板,並可自由轉動。受波浪外力作用時,浮台能迎著波浪方向旋轉,使發波浪電裝置產生最大的發電效果。因此造成U型管內水柱上下運動造成管內流體左右擺盪,並帶動管內水渦輪葉片轉動,進而帶動發電機發電。本文研究方法以實驗為主,其改變實驗參數包括:入射波高(H)、波浪週期(T)及U型管內液柱(Ld),利用造波水槽試驗找出最適合的參數並探討發電系統之最佳發電量。
由實驗結果發現:(1) 因波浪發電裝置於造波水槽屬大結構物,在相同波高下,周期越小,所產生軌跡位移量較大;(2) 在相同波高下,外力週期1.23秒比外力週期1.43秒時的葉片轉速還大;(3) U型管液柱長度越小,週期越小,產生的電壓量較大;(4) 在波高(H)12公分、周期(T)1.23秒及U型管液柱長(Ld)12公分時發電功率為最大。所以當波高增大,液柱長度及波浪週期減小時,其發電效果最佳。
Abstract
For an offshore platform structure applied to wave-energy conversion system, in order to catch the maximum waves to generate more powers, similar to wind-energy power generators, a range of angles for the devices normal to the propagating direction of incident waves is required, particularly when the power converting system has directional preference. That is one essential reason why a single mooring offshore platform system is so important in the development of an offshore wave-energy conversion system. The single mooring-system would allow the offshore wave-energy conversion system to turn freely in accordance to the action of strong directions of propagating waves and in this way, most energy induced from the incident waves can be caught and converted into reusable powers. The aims of this study are firstly, based on previous studies to further modify a single moored offshore platform system that may subject to less wave forces in the sea and, secondly, to verify the efficiency of single-moored system by carrying out an experimental testing on a simple single-moored floating platform system in the water tank.
目次 Table of Contents
目錄
中文摘要
目錄……………………………………………………………………………………I
表目錄……..…………………………………………………………………………IV
圖目錄………………………………………………………………………………...V
照片目錄……………………………………………………………………………...XI
符號說明…………………………………………………………………………..…XII
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2文獻回顧 2
1-2.1 海洋能源利用現況 2
1-2.2 水渦輪機於海洋能源利用之現況 3
1-3 研究動機 4
1-4 本文架構 5
第二章 波浪發電系統設計理論 6
2-1 波浪能源轉換裝置 6
2-2 波浪性質基本假設 8
2-3浮體結構物運動理論解析 9
2-3.1 U型管水柱運動方程式 9
2-3.2 浮體裝置U型管之運動方程式 9
2-4 一般浮體結構物外力項計算 11
2-5 浮台裝置U-型管發電裝置最佳尺寸設計 14
2-6 U-型管最佳形狀尺寸設計 15
2-7 渦輪葉片分析 15
第三章 水工模型實驗 22
3-1 模型相似理論及縮尺 22
3-2實驗模型製作 24
3-2.1 系統浮台及翼板製作 24
3-2.2 葉片製作 24
3-2.3 直流發電機製作 25
3-3 實驗儀器及設備 25
3-4 實驗佈置 27
3-5 實驗波浪條件 28
3-6 實驗參數設定 28
3-7 實驗步驟 29
3-7.1 波高計量測 29
3-7.2 螺旋葉片轉速量測 29
3-7.3 張力值量測 30
3-7.4 電壓值量測 30
3-7.5 高速攝影機位移量測 30
3-8 渦輪葉片於U-型管內發電實驗流程 31
3-9 浮體結構物受外力產生位移實驗流程 31
第四章 實驗結果與討論 45
4-1 浮體運動分析 45
4-2 附加發電機時管內液體流速 46
4-3 附加發電機葉片轉速 46
4-4 直流發電機電壓分析 47
4-5 直流發電機電流分析 48
4-6 直流發電機功率分析 49
4-7 有無裝設U-型管位移比較分析 50
4-8有無裝設U-型管錨定張力比較分析 50
第五章 結論與建議 93
5-1 結論 93
5-2 建議 94
參考文獻 95
附錄A U型管水柱運動方程式 98
附錄B 浮體附加U型管之運動方程式 100
附錄C 影像處理 106
參考文獻 References
1. Alexander N. Gorban,Alexander M. Gorlov,Valentin M. Silantyev,(2001) ”Limits of the Turbine Efficiency for Free Fluid Flow,” Journal of Energy Resources Technology, Vol. 123,pp. 311-317.
2. Alexander M. Gorlov,(2001)“ Tidal Energy ”pp. 2955-2960.
3. Chang, C.C.(1999) ”Mass dampers and their optimal designs for building vibration control”,Engineering Structures,Vol.21,pp. 454-463.
4. Chaiviriyawong, P.,Webster, W.C.,Pinkaew, T.,Lukkunaprasit, P.,(2007) “Simulation of characteristics of tuned liquid column damper using a potential-flow method,”Engineering Structures,Vol.29,pp. 132-144.
5. Chen, Y.H.,Hwang, W.S.,Chiu, L.T.,Sheu, S.M., (1995) “Flexibility of tld to high-rise building by simple experiment and comparison,” Computers & Structures,Vol.57,pp. 855-861.
6. Isaacson, M.(1978).”Nonlinear inertia forces on bodies ”,Journal of the Waterways and Harbors Division,ASCE WW3,pp.213-227.
7. J.C. Wu (2005) “ Experimental Calibration and Head Loss Prediction of Tuned Liquid Column Damper ”Tamkang Journal of Science and Engineering, Vol. 8, No 4, pp. 319-325.
8. Jain A.K.(1997),”Nonlinear coupled response of offshore tension leg platform to regular wave forces”,Wcean Engineering,Vol.24,No.7,pp.577-592.
9. Newman,J.N.(1977) Marine Hydrodynamics.MIT Press,Cambridge,MA.Ni,Y.Q.,Ying,Z.G.,Wang,J.Y.,Ko,J.M.,and Spencer Jr,B.F.(2004)“ Stochastic optimal control of wind-excited tall buildings using semi-active MR-TLCDs ”,probabilistic Engineering Mechanics.Vol.19,Iss.3,July 2004,pp.269-277.
10. Penxine,J. and Tseng,S.(1978) “ Three-dimensional dynamic analysis of fixed offshore platform ”,In Numerical Methods on offshore Engineering,ed.O.C.Zienkiewicz,R.W.Lewis, and K.G.Stagg.John Wiley and Sons,New York,221-243.
11. Roger Bedard , M.Previsic, O.Siddiqui, G.Hagerman and M.Robinson,(2005),EPRI North American Tidal In Stream Energy Conversion(EPRI-TP-004NA) Feasibility Demonstration Project,pp.15-27.
12. Sarpkaya,T.and Isaacson,M.(1981) Mechanics of Wave Forces on Offshore Structures.Van Nostrand Reinhold,New York.
13. Shum, K.M.,Xu, Y.L., (2004) “multiple tuned liquid column dampers for reducing coupled lateral,”Engineering Structures,Vol.26,pp. 745-758.
14. Yung-Hsiang Chen and Chia-Hao Ko, (2003) “Active tuned liquid column Damper with propellers,”Earthquake Engng Struct,pp. 1627-1638.
15. Yung-Hsiang Chen,(2000) ”Optimal damping ratio of TLCDs”,structural Engineering and Mechanics,Vol.9, No.3, pp.227-240.
16. 王佩文,“ 繫纜式浮體結構物在波浪作用下之動力行為分析 ”,國立中山大學海洋環境及工程系碩士論文,1999
17. 伍仲暘,”利用振盪U型管之發電技術研究”,國立中山大學海洋環境及工程系碩士論文,2008
18. 杜鳳棋 譯,流體力學,(B.R. Munson D.F. YOUNG T.H. OKIISHI,1995),高立圖書,pp.289-300,2003
19. 吳瑞祥,”防波堤是波浪發電之研究”, 國立中山大學海洋資源研究所碩士論文,1996
20. 李任翔,“ 調諧液柱阻尼器於繫纜式浮體結構之應用 ”,國立中山大學海洋環境及工程系碩士論文,1999
21. 翁庶航, ”繫纜式浮體結構裝設調諧液柱阻尼器之動力分析及減振研究”, 國立中山大學海洋環境及工程系碩士論文,2000
22. 徐泊樺、顏志偉,”淺談我國海洋能源之開發前景 ”,物理雙月刊(二十九卷三期),2007.
23. 陳泰銘,”大型浮是海域平台受波浪作用之動力行為減振研究 ”, 國立中山大學海洋環境及工程系碩士論文,2004
24. 莊書賢,”改良式協調液柱阻尼器對大型浮式結構物之動力分析及減振研究(含理論及實驗)” , 國立中山大學海洋環境及工程系碩士論文,2001
25. 陳韋銘,”錨碇雙浮胴運動特性研究”,國立中山大學海洋環境及工程系碩士論文,2008
26. 郭金棟 著,”海岸工程”,中國土木水利工程學會
27. 曾若玄,”海洋波浪能源的利用”,海洋資源專輯(下),0286期,1993
28. 劉百清 著,”海浪防波堤發電裝置在研究”,1994
29. 蔡瑞文,“螺槳制動式U型管液柱阻尼器之動力特性試驗”,國立臺灣大學工程科學與海洋工程學系碩士論文,2003
30. 鄭敏良,”浮式結構物應用於波浪發電研究”, 國立中山大學海洋環境及工程系碩士論文,2006
31. 蘇達貞、鍾珍,”海洋能源的魅力”,科學發展月刊,383期,pp.28-33,2004
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