一种多自由度波浪能装置参数优化方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多自由度波浪能装置参数优化方法。包括几何定义模块，水动力计算模块，传动发电模块和迭代优化模块。首先在几何定义模块确定波浪能装置获能体几何，然后进入水动力计算模块获得装置获能体的水动力系数，在传动发电模块搭建多自由度波浪能发电装置的全过程仿真模型，最后进入迭代优化模块，确定目标函数、优化对象和优化算法，对波浪能装置各级参数进行迭代优化。本发明专利技术相比传统设计方法，考虑了各自由度之间相互耦合因素的影响，考虑了波浪能到电能各级能量转换系统之间相互耦合因素的影响，提高了模型精度和优化结果的可靠性；具有普适性，潜在的全局收敛性和有效性，适合应用于多种不同原理的多自由度波浪能装置优化设计中。

【技术实现步骤摘要】
一种多自由度波浪能装置参数优化方法
本专利技术涉及多自由度波浪能发电
，具体涉及一种多自由度波浪能装置参数优化方法。
技术介绍
波浪能装置，是一种能吸收波浪能的发电装置。我国沿海波浪具有明显的宽谱特征，对波浪能捕获提出较高挑战。传统基于谱峰频率设计的波浪能装置捕获效率较低，导致开发陷入瓶颈。波浪能装置获能体应具有多方向、宽频响吸能优势，适应宽谱波浪能资源特性的特性。波浪能装置一般释放获能体三个及以上的自由度，波浪能量分别在垂荡(Heaving)、纵荡(Surging)、纵摇(Pitching)方向上进行原始分配以及二次分配从而被吸收。波浪能装置的设计过程比一般发电设备复杂得多。波浪能装置优化设计时需要综合考虑多个自由度上的获能性能，而这些自由度之间往往是相互耦合的；此外，波浪能装置分为多级能量转换系统，每个系统之间也往往是相互耦合的。因此，合理建模和有效优化是波浪能装置设计中的关键。但是，目前尚未有一个成熟可用的专注于波浪能优化设计的仿真平台可供使用。另外，传统的设计方法普遍存在无法同时考虑各自由度上的各级能量转换系统的各个参数，导致最终本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多自由度波浪能装置参数优化方法，其特征在于，包括四个模块：几何定义模块，水动力计算模块，传动发电模块和迭代优化模块；/n模块一：几何定义模块/n几何定义模块是由用户确定一组几何控制点和曲面约束条件，基于不同的曲面构建策略，完成波浪能装置的获能体几何定义，几何定义模块设置包括以下步骤：/nA、输入脚本文件，确定几何控制点和曲面约束条件；/nB、确定曲面构建策略，包括B样条曲面和NURBS样条曲面；/nC、生成获能体几何曲面点集；/nD、根据曲面点集文件，生成stl格式的波浪能装置获能体几何文件；/nE、获能体外形的几何控制点坐标作为一级能量转换系统的优化变量参数，给定其几何约束条件，即几...

【技术特征摘要】
1.一种多自由度波浪能装置参数优化方法，其特征在于，包括四个模块：几何定义模块，水动力计算模块，传动发电模块和迭代优化模块；
模块一：几何定义模块
几何定义模块是由用户确定一组几何控制点和曲面约束条件，基于不同的曲面构建策略，完成波浪能装置的获能体几何定义，几何定义模块设置包括以下步骤：
A、输入脚本文件，确定几何控制点和曲面约束条件；
B、确定曲面构建策略，包括B样条曲面和NURBS样条曲面；
C、生成获能体几何曲面点集；
D、根据曲面点集文件，生成stl格式的波浪能装置获能体几何文件；
E、获能体外形的几何控制点坐标作为一级能量转换系统的优化变量参数，给定其几何约束条件，即几何控制点坐标的变化范围；
模块二：水动力计算模块
水动力计算模块是由几何定义模块生成的多自由度波浪能发电装置获能体的几何文件，调用水动力计算工具，完成波浪能装置的水动力系数计算；水动力计算模块设置包括以下步骤：
A、确定水动力计算工况参数，包括波浪个数，波浪频率范围，波向范围和输入波浪文件，仿真时间；
B、调用APDL建模工具，输入stl格式的波浪能装置获能体几何文件，生成dat格式的水动力计算输入文件；
C、调用AQWA水动力计算工具，输入dat格式的水动力计算输入文件，开始计算，得到获能体的水动力系数结果，包括波浪激振力系数、附加质量系数和辐射阻尼系数；
D、利用获能体的水动力系数计算结果，计算得到仿真时间内的时域波浪力，包括波浪激振力、波浪辐射力和恢复力；
模块三：传动发电模块
传动发电模块是在MATLAB/Simulink中搭建多自由度波浪能发电装置的传动发电部分模型，得到波浪能装置的时域响应和电能输出结果，传动发电模块设置包括以下步骤：
A、利用水动力计算模块中得到的水动力系数计算结果，根据波浪理论，计算仿真时间内的时域波浪力，包括波浪激振力、波浪辐射力和恢复力，作为传动发电模块的输入文件；
B、在MATLAB/Simulink中基于sim-mechanics工具搭建波浪能发电装置的机械传动系统，即二级能量转换系统，包括转动关节和平动关节，实现装置的机械运动传递能量；
C、在MATLAB/Simulink中基于powersystem工具搭建波浪能发电的电力传动系统，即三级能量转换系统；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大海，谭铭，岑雨昊，钱鹏，司玉林，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33