臺灣博碩士論文加值系統

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。

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

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