一種漂浮型波浪能發(fā)電試驗裝置的設(shè)計與研究.pdf

1、在當(dāng)今21世紀(jì),能源危機與環(huán)境問題成為世界各國共同關(guān)注的兩大熱點,在應(yīng)對解決的道路上,人類社會把目光共同投向了可再生能源。波浪一直以來被人們視作具有破壞性,但同時蘊藏著豐富的可再生能量,成為全球可再生能源開發(fā)領(lǐng)域的研究重點之一。
　　針對目前國內(nèi)外的波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,為了進(jìn)一步探究波浪能發(fā)電的原理,研制了一款適應(yīng)不同波長的漂浮型波浪能發(fā)電試驗裝置,為波浪能的開發(fā)利用積累經(jīng)驗。論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)綜述了全

2、球的能源和環(huán)境危機、全球和我國的波浪能儲備與分布情況。介紹了國內(nèi)外波浪能發(fā)電技術(shù)的研究進(jìn)程,對波浪能發(fā)電裝置的基本工作原理進(jìn)行分類分析,列舉出相應(yīng)的典型應(yīng)用裝置,并對其優(yōu)缺點及應(yīng)用場合進(jìn)行了比較。
　　(2)采用微幅波浪理論建立了波浪運動的數(shù)學(xué)模型,對波浪中水質(zhì)點的運動速度和加速度的變化規(guī)律以及波浪運動的主要參數(shù)間的關(guān)系進(jìn)行了推導(dǎo)。根據(jù)波形函數(shù)和波浪速度推導(dǎo)出波浪作用下水中的壓強分布以及波浪能的表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上,采用F—K假定法

3、,對四種常用的幾何浮體的垂直波浪力進(jìn)行推導(dǎo)計算,為課題波浪能裝置的設(shè)計做好理論準(zhǔn)備。
　　(3)提出一種漂浮型波浪能發(fā)電試驗裝置的設(shè)計方案,該裝置由多節(jié)圓柱浮筒、變向增速機構(gòu)、發(fā)電機以及整流穩(wěn)壓電路等部分組成。分析了該發(fā)電裝置的工作原理,介紹了其結(jié)構(gòu)組成。根據(jù)確定性波浪運動規(guī)律,設(shè)計了多節(jié)漂浮型波浪能俘獲機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和參數(shù);由波浪能俘獲機構(gòu)的運動特點,設(shè)計了由曲柄搖桿及齒輪增速機構(gòu)組成的變向增速機構(gòu),實現(xiàn)了波浪運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機械運動

4、;由發(fā)電機輸出規(guī)律,設(shè)計了橋式整流穩(wěn)壓電路,實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)直流電輸出。
　　(4)介紹了伺服沖箱式造波機的工作原理及其組成。設(shè)計并搭建了該波浪能發(fā)電試驗裝置的試驗系統(tǒng),并設(shè)定不同的人造波浪參數(shù)進(jìn)行發(fā)電效率試驗。在試驗裝置初始設(shè)置參數(shù)條件下,建立了裝置浮筒的起伏運動方程、吃水深度方程和波浪力方程,進(jìn)行了運動和受力分析。經(jīng)試驗分析,該試驗裝置在匹配的人造波浪條件下的整機發(fā)電效率為45.8％,非匹配人造波浪條件下的整機發(fā)電效率為40.41%