波浪能發電裝置設計和製造

波浪能發電裝置設計和製造 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

劉延俊
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具体描述

  波浪能發電裝置作爲最有潛力的可再生能源裝備以及海洋能源開發裝置之一,具有廣闊的發展前景。本書基於海洋能和波浪能的基礎知識和相關理論,詳細介紹了波浪能發電裝置的分類和模型實驗,波浪能分佈及波浪能發電裝置選址,波浪能發電裝置的設計、製造和試驗,涵蓋了波浪能發電裝置設計製造的各種層面,並給出了典型的設計實例,內容系統全面、技術新穎。本書可供海洋工程、能源開發等相關行業的工程技術人員、研究人員及師生閲讀參考。
现代建筑结构设计与施工技术 本书简介 本书全面系统地探讨了当代建筑结构设计与施工领域的前沿理论、关键技术和实践应用,旨在为结构工程师、建筑师、项目管理者以及相关专业的高年级学生提供一本深入且实用的参考资料。全书内容紧密结合当前绿色建筑、可持续发展和数字化建造的要求,涵盖了从基础理论到复杂工程挑战的各个层面。 第一部分:结构设计基础理论的深化 本部分着重于巩固和深化读者对结构力学基本原理的理解,并将其拓展到现代结构体系的分析。 第一章:材料本构关系与先进材料的应用 本章详细剖析了钢材、混凝土及新型复合材料(如高性能混凝土、纤维增强聚合物FRP)在不同荷载条件下的非线性本构关系。重点讨论了材料疲劳、蠕变和徐变效应的精确建模方法。此外,对智能化材料在结构健康监测中的潜力进行了初步介绍,探讨了如何将材料的本构模型融入有限元分析(FEA)软件中进行更精准的模拟。 第二章:极限荷载分析与抗震设计原理 本章深入研究了结构抗震设计的核心理念,包括基于性能的设计(Performance-Based Design, PBD)方法。详细介绍了不同地震区对结构的延性要求、能量耗散机制以及隔震减震技术的工作原理。探讨了非线性动力分析(如IDA、非线性时程分析)在评估复杂结构抗倒塌能力中的应用,并结合最新的抗震规范,提供了实际工程中的设计参数选取指南。 第三章:结构稳定性与整体性分析 本章关注结构的整体稳定性问题,包括二阶效应(P-Delta效应)、屈曲分析(欧拉屈曲、非线性屈曲)以及在高层建筑和悬挑结构中保证结构整体稳定性的策略。重点讨论了如何通过合理的结构布局、约束条件和连接设计来避免或延迟失稳的发生,特别关注了风荷载作用下的扭转稳定性。 第二部分:新型结构体系与创新设计 本部分聚焦于当前建筑工程中出现的创新结构形式及其设计挑战。 第四章:超高层建筑结构体系的优化 超高层建筑的设计是结构工程的集大成者。本章详细解析了筒中筒结构、巨型框架、伸臂桁架和核心筒与外围结构协同工作机制。重点讨论了如何有效控制结构侧向刚度、管理动力响应(特别是风振响应),以及在结构核心区进行设备集成和交通流组织的结构适应性设计。引入了先进阻尼技术(粘滞阻尼器、屈服式阻尼器)的选型和布置方法。 第五章:大跨度空间结构与轻量化设计 针对体育场馆、会展中心等对空间有特殊要求的建筑,本章探讨了网壳结构、张拉整体结构(Tensegrity)和空间桁架的受力特性。讲解了预应力技术在控制大跨度结构变形中的应用,并介绍了轻质材料(如铝合金、木结构)在实现结构轻量化和美学效果上的实践案例。 第六章:复杂地基与地下结构工程 深入剖析了深基坑工程的支护设计、降水方案和监测控制。针对复杂土层条件,讨论了桩基础、筏板基础的设计优化,以及如何精确计算地基的反力,并评估地下结构与相邻建筑之间的相互影响(土-结构相互作用)。阐述了地下连续墙、SMW工法等支护技术的适用范围和施工控制要点。 第三部分:数字化建造与施工技术 本部分转向施工和项目管理层面,强调数字化工具对现代建筑施工的指导作用。 第七章:建筑信息模型(BIM)在结构工程中的应用 本章详细阐述了BIM技术在结构设计、深化、碰撞检测和施工模拟中的流程和标准。重点介绍了如何将结构分析模型(如SAP2000, ETABS)的数据无缝对接至Revit或Tekla Structures等BIM平台,实现结构模型与深化图纸、钢筋详图的自动化生成,从而大幅提高设计质量和施工效率。 第八章:钢结构连接的深化设计与制造 钢结构是现代建筑的重要组成部分。本章专注于高强度螺栓连接、焊接连接的疲劳性能评估和细节设计。内容涵盖了工厂预制件的公差控制、现场安装顺序的优化,以及如何通过高精度连接设计来确保结构的整体性和施工的便捷性。 第九章:预应力混凝土结构施工控制 预应力混凝土技术是实现大跨度和高耐久性结构的关键。本章系统介绍了有粘结和无粘结预应力体系的张拉、锚固和孔道灌浆工艺标准。强调了在施工过程中对预应力损失、应力松弛的监测和反馈控制方法,确保结构在成活阶段达到设计要求。 第十章:施工仿真与安全管理 本章探讨如何利用4D/5D BIM技术对施工进度和成本进行可视化管理。重点介绍了吊装方案模拟、复杂提升作业的受力分析,以及针对高处作业、深基坑作业等高风险环节的数字化安全风险预控技术,旨在实现本质安全型施工。 本书的编写风格力求严谨、清晰,图表丰富,不仅提供理论基础,更注重工程实践中的可操作性,是结构工程师面对复杂工程挑战的得力助手。

著者信息

图书目录

第1 章 緒論
1.1 海洋能分類
1.1.1 潮汐能
1.1.2 波浪能
1.1.3 海流能
1.1.4 溫差能
1.1.5 鹽差能
1.2 中國海洋能開發利用現狀
1.2.1 潮汐能的開發利用現狀
1.2.2 波浪能的開發利用現狀
1.2.3 溫差能的開發利用情況
1.2.4 鹽差能的開發利用情況
1.3 海洋能特點
1.4 波浪能發電技術現狀
1.4.1 波浪能的優勢
1.4.2 中國的波浪能資源
1.4.3 典型波浪能發電裝置
1.4.4 波浪能發電面臨的問題

第2 章 波浪性質及相關理論
2.1 波浪能的特點及其性質
2.1.1 概述
2.1.2 突出特點
2.2 波浪能轉換數學模型
2.3 波浪理論
2.3.1 線性波理論
2.3.2 非線性波理論
2.4 波浪力計算
2.4.1 Morison 方程
2.4.2 繞射理論
2.4.3 Morison 方程與繞射理論的關係

第3 章 波浪能發電裝置概述
3.1 波浪能發電裝置基本原理
3.2 波浪能轉換方式
3.3 波浪能發電裝置分類
3.3.1 波浪能轉化裝置
3.3.2 波浪能發電裝置
3.4 典型波浪能發電裝置特點
3.4.1 點頭鴨式波浪能發電裝置
3.4.2 振盪水柱式波浪能發電裝置
3.4.3 筏式波浪能發電裝置
3.4.4 振盪浮子式(點吸收裝置) 波浪能發電裝置
3.4.5 擺式波浪能發電裝置
3.4.6 聚波水庫式裝置
3.5 中國已研發的波浪能發電裝置
3.5.1 漂浮式液壓波浪能發電站
3.5.2 横軸轉子水輪機波浪能發電裝置

第4 章 波浪能分布及發電裝置選址
4.1 全球波浪能分布
4.1.1 全球海洋的波浪特徵
4.1.2 全球海洋的波浪能資源儲量
4.2 中國沿海波浪能分布
4.2.1 中國沿海氣候
4.2.2 波浪能分布
4.3 波浪能發電裝置選址
4.3.1 選址特點
4.3.2 選址實例
4.4 裝置可靠性設計及防護
4.4.1 可靠性設計
4.4.2 防護方法

第5 章 波浪能能量轉換系統
5.1 波浪能能量轉換系統分類
5.1.1 振盪水柱技術
5.1.2 振盪浮子技術
5.1.3 越浪技術
5.2 波浪能發電裝置液壓能量轉換系統
5.2.1 液壓系統的設計及零部件選型
5.2.2 發電機及儲能系統的選型
5.3 波浪能發電裝置控制系統
5.3.1 發電控制系統設計
5.3.2 輸出電能處理
5.3.3 發電遠程監控系統設計
5.3.4 發電遠程控制軟體

第6 章 波浪能發電裝置設計實例
6.1 波浪能發電裝置的設計
6.2 技術內容
6.3 海域選擇與確定
6.4 理論分析
6.5 數值模擬分析
6.5.1 小浪情況下的流固耦合分析
6.5.2 大浪情況下的流固耦合分析
6.5.3 結構有限元分析
6.6 比例模型試驗、發電量測試及參數修正
6.7 仿真模擬試驗及參數修正
6.7.1 測試設備與儀器
6.7.2 結果與分析

第7 章 波浪能發電裝置試驗
7.1 陸地試驗
7.1.1 陸地模擬實驗平臺
7.1.2 小比例模型實驗
7.1.3 海試樣機的陸地測試與實驗
7.1.4 整機的陸地聯調
7.1.5 數據分析
7.2 海試
7.2.1 海試地點
7.2.2 波浪能發電裝置的投放

參考文獻

 

图书序言

  • ISBN:9786263321083
  • 規格:平裝 / 204頁 / 17 x 23 x 1.02 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读



  能源和環境問題一直受到各國政府、國際組織和普通民衆的高度關注,發展可再生能源已成爲全球共識。波浪能作爲可再生海洋能,具有巨大的開發潛力,是一種極具發展前景的清潔能源,已有二百多年的開發歷史,近幾年取得了許多突破性進展,不同形式的波浪能利用裝置相繼被製造出來。

  中國自1970 年代開始波浪能的研究工作,80 年代後獲得較快發展,主要研究機構有國家海洋技術中心、中國科學院廣州能源研究所以及各大高校等,先後製造了擺式發電裝置、航標式微型波能轉換裝置、多諧振盪水柱型沿岸固定式電站、岸式振盪浮子發電站、直驅式海試裝置等不同類型的波浪能發電裝置。波浪能利用技術經歷了理論論證到樣機海試的過程,從能夠發電向穩定發電方向進展,正在逐步走向成熟。

  目前,中國相關單位在波浪能發電裝置的設計和製造方面積累了豐富經驗,但實現大規模、商業化應用還有一定距離,一是因爲效率和可靠性還有待提高,二是波浪能行業還没有現成標準和規範。著者近年來一直從事海洋可再生能源技術與裝備、深海探測技術與裝備的開發研究工作,帶領團隊承擔並完成了「國家海洋局可再生能源專項資金項目『120kW 漂浮式液壓海浪發電站中試』」、「横軸轉子波浪能發電裝置」、「沉積物捕獲器」、「海底底質沉積物聲學現場探測設備優化設計與研發」等海洋相關項目,在海洋裝備與波浪能開發利用技術方面取得了豐碩成果並積累了寶貴經驗。

  爲了進一步推動中國波浪能發電技術的發展,普及波浪能發電裝置設計製造的相關知識和技術,促進波浪能的廣泛應用,本書分析了當前波浪能及相關海洋能的發展現狀,對波浪能理論進行了推導,列舉了幾種常見的波浪能轉換系統,對液壓轉換系統和控制系統進行了詳細的設計和分析,並以著者團隊承擔的漂浮式液壓海浪發電裝置爲例完整地介紹了波浪能發電裝置的實施海域水文資料、理論分析、機械結構與電氣控制系統設計、裝置製造、試驗測試,以及陸地和實海況試驗等過程。期望能夠對從事波浪能技術研究的相關人員起到抛磚引玉的作用。

  本書由機械工程學院、高效潔净機械製造教育部重點實驗室、海洋研究院劉延俊結合多年從事波浪能發電裝備開發研究的經驗編寫,在編寫過程中,團隊成員李世振、張偉、張健、薛鋼、賀彤彤、楊曉瑋、顔飛、孫景餘、劉婧文、漆焱、丁洪鵬、武爽、孟忠良、侯雲星、薛海峰等在文獻收集、文字錄入等方面做了大量工作。

  由於學識水平有限,書中不足之處在所難免,懇求廣大讀者和從事相關研究的專家及同行批評指正。

用户评价

评分

這本**《波浪能發電裝置設計和製造》**的書名,光是聽到就讓人覺得充滿了未來感和工程上的挑戰性!對於我這種長期關注台灣能源轉型和綠色科技發展的讀者來說,這種結合了理論深度與實務操作的書籍,簡直是夢寐以求的寶藏。雖然我還沒能親自翻閱內文,但僅憑書名推斷,它肯定不只是停留在紙上談兵的階段。我預期書中會詳細闡述從基礎的波浪特性分析、不同類型波浪能轉換器(如振盪水柱式、浮標式、漸變式等)的優缺點比較,到實際的結構設計、材料選擇,甚至是耐久性與抗腐蝕問題的探討。台灣四面環海,擁有豐富的海洋資源,發展波浪能絕對是能源自主的關鍵一環。我特別好奇作者是如何處理台灣複雜的海洋環境,像是東北季風帶來的強勁海況、颱風的極端衝擊,這些對裝置的設計和材料的選用必然是極為嚴苛的考驗。如果書中能提供實際的案例分析,特別是針對淺岸、近海或深海場域的差異化設計策略,那就太棒了。這本書想必能為國內相關領域的工程師、研究人員,乃至於關注永續能源的學生,提供一套系統化、具備高度參考價值的設計與建造藍圖。它承載的或許不只是一個發電裝置的技術細節,更代表了台灣在海洋能源領域邁向自給自足的決心與實力。

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仔細琢磨這個書名,我腦海中浮現的畫面是一個充滿細緻圖表和複雜工程圖說的圖書館。對於非工程背景但對環保議題高度關切的讀者來說,我會很在意書中對於**環境衝擊評估(EIA)**和**生態友善設計**的論述深度。波浪能的開發,尤其是在近岸區域,必須審慎考慮對海洋生態、航運、漁業活動的潛在影響。書中是否涵蓋了如何設計出對鯨豚類、魚群遷徙路線影響最小的裝置結構?例如,水下噪音的控制、錨定系統對海底棲地的干擾程度分析等等。雖然書名強調的是「設計與製造」,但一個成功的綠色能源裝置,其社會接受度與環境永續性是同等重要的成功指標。如果作者能夠在技術細節的闡述之餘,亦能提供一套完整的**環境風險評估框架**,指導讀者如何進行全面的場址選擇與設計優化,那麼這本書的實用性將大幅提升,遠超出一本純粹的機械工程參考書的範疇,真正體現了「負責任的工程實踐」精神。

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最後,我們來談談**知識的更新速度**與**創新性的體現**。波浪能技術是一個相對年輕且發展迅速的領域,新的材料科學、感測器技術和控制演算法不斷湧現。一本優秀的專著,必須能夠捕捉到這些前沿脈動。我非常好奇,這本《波浪能發電裝置設計和製造》的內容,是否已納入了近年來國際上備受矚目的新興技術,例如,關於**智慧型控制系統**的探討?例如,利用機器學習預測即將來到的波浪模式,進而主動調整轉換器的阻尼或相位,以最大化能量擷取效率(Phase Control Optimization)。在製造端,是否提及了**積層製造(3D列印)**在製作複雜流線型部件或客製化感測器外殼上的應用潛力?如果書中能夠提供未來十年內可能的主流技術趨勢預測,並以此為基礎指導當前的設計決策,那麼這本書的閱讀價值將會被極大地拉長。它將不僅是解決當前問題的指南,更是指引下一代海洋能源技術研發方向的燈塔。

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說真的,光是「設計與製造」這幾個字,就讓人聯想到無數的技術細節和測試數據。對於像我這種偏好實用主義的工程愛好者來說,最引人入勝的部分往往是那些「眉角」——那些教科書上不會輕易提及的、在實驗室或試驗場域中才會遇到的實際困難。我猜想這本書必定花了大量篇幅在探討**系統的可靠性與維護性**。畢竟,海洋環境是出了名的惡劣,高鹽度、高濕度、強烈的物理衝擊,對任何機械結構都是極大的考驗。書中是否有深入剖析關鍵部件,例如能量轉換器(PTO)的選擇與優化?是採用液壓系統、直接驅動還是其他新穎的轉換方式?更重要的是,在「製造」環節,作者如何平衡成本效益與長期運營的穩定性?例如,大型結構件的鑄造或焊接工藝、水下電纜的敷設與保護、以及遠端監測系統的整合。如果書中能提供不同設計方案在壽命週期成本(LCC)上的對比分析,那就更具備決策參考價值了。這本書若真如書名所示,能夠詳盡地涵蓋從概念發想、細部工程圖、到實際建置的完整流程,那麼它絕對是海洋能源領域的「武功秘笈」,能讓讀者從理論家轉化為能真正動手實作的技術先鋒。

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我對於這類型的專業書籍,總有一種特別的期待——那就是它能否成功地**跨越學術與產業之間的鴻溝**。許多技術專著往往過於偏重理論推導,使得第一線的工程師在實際應用時感到力不從心;反之,一些業界手冊又可能缺乏足夠的科學基礎支撐,導致設計缺乏創新彈性。這本《波浪能發電裝置設計和製造》若能做到兩者的完美結合,那它的價值將無法估量。我期望看到作者如何運用最新的數值模擬技術(如CFD)來預測裝置在真實海況下的行為,並且這些模擬結果如何被有效地回饋到實體製造的參數修正上。特別是在台灣,我們對於能源的「自給率」有著強烈的使命感,因此,書中關於**裝置的規模化(Scalability)**和**電網併聯的挑戰**,想必是重點探討項目。如何確保多個裝置組成的發電場能夠穩定地輸出符合電網規範的電力?這牽涉到電力電子、控制系統以及大型專案的管理能力。若能從這些宏觀的系統整合層面提供深刻見解,這本書就不僅是一本技術手冊,更是一份引領台灣海洋能源產業發展的戰略性文件。

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