一種漂浮型波浪能發(fā)電試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、在當(dāng)今21世紀(jì),能源危機(jī)與環(huán)境問題成為世界各國(guó)共同關(guān)注的兩大熱點(diǎn),在應(yīng)對(duì)解決的道路上,人類社會(huì)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(shí)蘊(yùn)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(diǎn)之一。
　　針對(duì)目前國(guó)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(zhǎng)的漂浮型波浪能發(fā)電試驗(yàn)裝置,為波浪能的開發(fā)利用積累經(jīng)驗(yàn)。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)綜述了全

2、球的能源和環(huán)境危機(jī)、全球和我國(guó)的波浪能儲(chǔ)備與分布情況。介紹了國(guó)內(nèi)外波浪能發(fā)電技術(shù)的研究進(jìn)程,對(duì)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(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行了比較。
　　(2)采用微幅波浪理論建立了波浪運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,對(duì)波浪中水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度和加速度的變化規(guī)律以及波浪運(yùn)動(dòng)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(qiáng)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(duì)四種常用的幾何浮體的垂直波浪力進(jìn)行推導(dǎo)計(jì)算,為課題波浪能裝置的設(shè)計(jì)做好理論準(zhǔn)備。
　　(3)提出一種漂浮型波浪能發(fā)電試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)方案,該裝置由多節(jié)圓柱浮筒、變向增速機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)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(yùn)動(dòng)規(guī)律,設(shè)計(jì)了多節(jié)漂浮型波浪能俘獲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和參數(shù);由波浪能俘獲機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),設(shè)計(jì)了由曲柄搖桿及齒輪增速機(jī)構(gòu)組成的變向增速機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了波浪運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)

4、;由發(fā)電機(jī)輸出規(guī)律,設(shè)計(jì)了橋式整流穩(wěn)壓電路,實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)直流電輸出。
　　(4)介紹了伺服沖箱式造波機(jī)的工作原理及其組成。設(shè)計(jì)并搭建了該波浪能發(fā)電試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)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(yàn)。在試驗(yàn)裝置初始設(shè)置參數(shù)條件下,建立了裝置浮筒的起伏運(yùn)動(dòng)方程、吃水深度方程和波浪力方程,進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)和受力分析。經(jīng)試驗(yàn)分析,該試驗(yàn)裝置在匹配的人造波浪條件下的整機(jī)發(fā)電效率為45.8％,非匹配人造波浪條件下的整機(jī)發(fā)電效率為40.41%