海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置的開發(fā)與模型試驗.pdf

1、開發(fā)海洋能源是緩解化石燃料能源危機的有效途徑。波浪能作為海洋能源開發(fā)的重要分支，對波浪能發(fā)電技術(shù)研究的投入對保持國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有深遠意義。
　　本文考察了現(xiàn)有波浪能裝置的種類和優(yōu)缺點，提出了綜合吸收波浪縱蕩能量和垂蕩能量的海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置，通過SolidWorks軟件建立試驗模型，在試驗水池利用規(guī)則波和不規(guī)則波測量了吸波浮子和吸波圓柱的運動性能和能量輸出性能。通過改變吸波浮子和吸波圓柱的PTO阻尼，規(guī)則波試驗結(jié)果給出了

2、吸波浮子和吸波圓柱在三種PTO阻尼下的平均輸出功率，試驗數(shù)據(jù)顯示吸波裝置在高頻低能波浪下適合采用低阻尼，在低頻高能波浪下適合采用高阻尼。不規(guī)則波試驗中得到了吸波浮子和吸波圓柱的吸波能量和各種頻率波浪能量的關(guān)系，試驗結(jié)果表明吸波浮子具有較寬的頻率響應(yīng)范圍，吸波圓柱對于低頻波浪能量的吸收優(yōu)于高頻波浪。建立了垂蕩浮子線性運動微分方程，對浮子的垂蕩運動進行了數(shù)值計算得到了垂蕩浮子在規(guī)則波中的平均輸出功率，與試驗中吸波浮子僅垂蕩運動得到的試驗數(shù)據(jù)

3、相比較，得到了良好的數(shù)值模擬精度?；贏R極短期預報法，以AVR單片機作為控制器制作了嵌入式系統(tǒng)，使用該系統(tǒng)預報吸波浮子未來2s內(nèi)的遭遇頻率，并提前改變適合吸波浮子的PTO阻尼，在不規(guī)則波中驗證該方法可以提高吸波浮子能量輸出的4％。
　　根據(jù)模型試驗結(jié)果，針對海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置的實際應(yīng)用，從制造、投放、安裝、作業(yè)和維護等方面考慮，進行了裝置的實型初步設(shè)計。海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置實型可利用吸波浮子和吸波立柱在隨波浪運動時產(chǎn)生的機

4、械能通過液壓裝置發(fā)電，裝置運動形式簡單，兩部分能量輸出相互獨立，發(fā)電方式可靠。吸波浮子和吸波立柱分別主要吸收波浪的勢能和動能，兩部分吸波裝置相結(jié)合可提高裝置的頻率響應(yīng)范圍，可增加裝置的發(fā)電效率?；脑O(shè)計便于裝置的安裝及投放，提高了裝置的機動性和靈活性，降低了維護成本?；ㄟ^錨鏈固定在海底，可隨潮位變化而升降，增加了裝置的環(huán)境適應(yīng)性，同時增加了裝置的發(fā)電效率。吸波浮子與吸波立柱相互套連，吸波立柱底端與基座船鉸接連接，并可傾斜平靠在