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波能转换装置砰击与效率

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山西太原
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作者孙士艳

出版社哈尔滨工程大学出版社有限公司

ISBN9787566124586

出版时间2018-02

装帧平装

开本16开

定价38元

货号11164752

上书时间2024-12-09

A365书库

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   商品详情   

品相描述：全新
商品描述
目录
章  绪论
  1．1  波浪能装置的发展背景
  1．2  波浪能分布
  1．3  国内外波浪能装置
  1．4  可应用于波浪能装置的数值方法
第2章  完全非线性时域分析的基本理论
  2．1  坐标系定义
  2．2  数值过程
  2．3  入射波
  2．4  本章小结
第3章  二维物体在非线性规则波中的水动力性能研究
  3．1  二维物体入水砰击问题
  3．2  数学模型与数值过程
  3．3  数值算例
  3．4  本章小结
第4章  波能转换装置在破碎波中的砰击现象
  4．1  翻卷波浪砰击浮体研究动态
  4．2  数学模型与数值过程
  4．3  数值结果与讨论
  4．4  本章小结
第5章  摆板式波能转换装置在非线性规则波中的水动力性能研究
  5．1  摆板式波能转换装置的水动力性能研究
  5．2  数学模型与数值过程
  5．3  翻卷射流的数值处理方法
  5．4  数值结果与讨论
  5．5  本章小结
第6章  摆板式波能转换装置效率的理论研究
  6．1  波能吸收效率的计算
  6．2  波能吸收效率的时域求解方法
  6．3  波能吸收效率的频域求解方法
  6．4  本章小结
第7章  摆板式波能转换装置效率的数值分析
  7．1  摆板式波能转换装置的研究现状
  7．2  Ovster波能转换装置
  7．3  waveroller波能转换装置
  7．4  本章小结
参考文献

内容摘要
1.1波浪能装置的发展背景

随着科技进步，社会经济飞速发展，人类生活水平和社会生产力水平也随之大幅提升。然而，人类社会对能源的需求和不可再生能源供应之间的矛盾也日益突出，例如煤炭、石油、天然气等传统化石能源的储量越来越少。据统计，目前世界已探明，可开采的不可再生能源中，煤炭资源还可使用100年，石油为30~40年，天然气为50~60年。此外，化石能源燃料在燃烧时，会产生一氧化碳、二氧化碳及可吸入颗粒物等有害物质，严重污染了人类的生存环境，威胁着人类的生命安全。由于二氧化碳的过度排放，温室效应加剧、全球气候变暖、生物物种多样性降低、土地荒漠化严重，人类社会的生态环境面临着巨大的威胁。如果不采取有效措施，这种不良的状况将继续恶化。因此，近几十年来，有效和充分利用各种可再生能源引起人们越来越广泛的兴趣和关注，新能源利用形式多种多样，包括波能、水能、风能及太阳能，等等。在实际工程中，一些技术已经发展得非常成熟，并且得到了广泛应用，截至2013年底，可再生能源的发电总量占全球发电量的份额约为22.1%，其中占比最高且技术最成熟的为水能和风能，水能约占16.4%，风能约占2.9%[1]。相比之下，波浪能并没有得到广泛研究和使用。化石燃料过度使用所引发的各种问题如图1.1所示。波浪发电是波浪能开发利用的主要方式，波能转换装置(wave energyconverter，WEC)是专门应用于波浪发电的设备。它的工作原理是首先将波浪能转换成波能转换装置主体的机械能，然后通过能量输出系统将机械能转换成电能。本书将对波能转换装置在非线性规则波中运动的水动力问题和波能转换效率问题进行研究。通过强迫波能转换装置在非线性规则波中运动，来研究波能转换装置在波浪中的水动力性能，分析流体重力、波浪力和自由面变化对水动力性能的影响。通过建立波能转换装置在非线性波浪中的完全非线性耦合运动方程，来求解物体在波浪中的完全非线性运动，进而求解波能转换装置的能量转换效率，以此来研究波能吸收机理和提高装置效率的方法。然而，由于波浪能本身的不稳定、储量大、分布广和利用难等特点，这项技术的发展仍然会面临很多挑战。此外，海洋环境复杂多变，应用于海洋之中的波能转换装置还容易受到海洋灾害性气候的侵袭。因此，我们对于波浪能的利用和发展，还有很多艰巨的难题需要解决。1.2波浪能分布波能的源泉是太阳能，地球表面的热差异形成了风，在风的作用下形成了波浪。起风时，风摩擦水面，平静的水面便会出现水波。随着风速的增大，波峰越来越明显，并且相邻两波峰之间的距离也逐渐增大。但是波峰并不会无限增大，当风速增大到一定程度时，波峰会发生破碎。波浪能为海洋表面波浪所具有的动能和势能，其数量与迎波面的宽度、波高的平方及波浪的运动周期成正比。1.2.1世界波浪能分布波浪能是一种可再生、无碳，并且有潜力为人类社会未来能源供给做出重要贡献的清洁能源。全球的波浪能总量非常巨大，由于多种因素的影响，目前只有一小部分波能具有被开发的可能性，但是即使是一小部分，其数量也是非常可观的。影响波能开发与利用的主要因素包括：（1）技术因素、波能转换装置的效率限制，以及机械系统或电力系统的损耗。

……



精彩内容
本书以理想流体假设为前提，专注于研究全非线性边界条件下波能转换装置的水动力特性、在破碎波中的砰击现象，以及运动和效率问题。书中介绍了波浪装置的发展背景、波浪能分布、国内外波能装置、可应用于波浪能装置的数值方法；介绍了接近非线性时域分析的基本理论，采用此理论对波能转换装置进行研究，此外还介绍了几种常用的非线性波浪解析或数值解，讨论了二维物体在非线性规则波中的水动力性能，为后续波能转换装置的砰击与效率研究奠定基础。书中还讨论了波能转换装置在破碎波中的砰击现象、摆板式波能转换装置在波浪中的翻卷射流现象、波能转换装置在波浪中的非线性和线性运动公式，以及相应的效率计算和分析方法。
    本书既可作为研究生相应课程的教材，又可作为本科生相关教材的参考资料，还可为从事船舶与海洋工程相关专业工作的科技人员提供一些参考。

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