2022高教社杯全国大学生数学建模-波浪能最大输出功率设计点评

Posted 2022-09-16 studyer_domi

随着经济和社会的发展，人类面临能源需求和环境污染的双重挑战，发展可再生能源产业 已成为世界各国的共识。波浪能作为一种重要的海洋可再生能源，分布广泛，储量丰富，具有 可观的应用前景。波浪能装置的能量转换效率是波浪能规模化利用的关键问题之一。 图 1 为一种波浪能装置示意图，由浮子、振子、中轴以及能量输出系统（ PTO ，包括弹簧 和阻尼器）构成，其中振子、中轴及 PTO 被密封在浮子内部；浮子由质量均匀分布的圆柱壳体 和圆锥壳体组成；两壳体连接部分有一个隔层，作为安装中轴的支撑面；振子是穿在中轴上的 圆柱体，通过 PTO 系统与中轴底座连接。在波浪的作用下，浮子运动并带动振子运动（参见附 件 1 和附件 2 ），通过两者的相对运动驱动阻尼器做功，并将所做的功作为能量输出。考虑海 水是无粘及无旋的，浮子在线性周期微幅波作用下会受到波浪激励力（矩）、附加惯性力（矩）、 兴波阻尼力（矩）和静水恢复力（矩）。在分析下面问题时，忽略中轴、底座、隔层及 PTO 的 质量和各种摩擦。 问题1： 这是一个典型的动力学问题，建立动力学模型，对于写过动力学的同学比较容易，适合选择这个题目，建模的时候注意选择好计算坐标系，然后建立动力学模型，求解的话simulink或者matlab的ode45函数都可以 问题2 这是一个最优化的问题，最优化的问题算法比较成熟，粒子群、遗传算法、灰狼、还有其他的很多优化算法，看看知网都能够找到一些算法， 问题3 题目3在问题1上面升级了困难，增加了自由度，但本质上也是一个动力学建模问题 问题4 依旧是个最优化问题，这个比较好做，难点在于定义好优化目标，