引入參數激勵擺的非線性機制,應用于波浪能發(fā)電裝置,并根據實際波浪低頻、低幅值激勵特性,提出浸沒式單擺波能轉換裝置,研究其在規(guī)則波中的能量俘獲情況。基于勢流理論,針對垂蕩運動,建立非線性運動方程,進行數值求解,分析擺球質量比、激勵頻率、幅值和系統(tǒng)阻尼對能量俘獲效率的影響,并與空氣中單擺的能量俘獲效率進行對比。結果表明:合理選取質量比,可降低浸沒式參數激勵擺固有頻率;與空氣中單擺相比,浸沒式參數激勵擺在低頻、小振幅的波浪激勵環(huán)境下,俘獲能量頻譜帶寬更寬,發(fā)電功率更高。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(03)北大核心EICSCD

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

浸沒式單擺的固有頻率曲線

為使系統(tǒng)響應落入主共振區(qū),在波浪激勵頻率較低時,應考慮降低系統(tǒng)的固有頻率。當系統(tǒng)中質量比較低(σ=1.05)時,固有頻率較小(ωn=0.563 rad/s),此時系統(tǒng)響應仍然具有多個共振區(qū),其主共振區(qū)分布在ω=1 rad/s左右,與波浪激勵頻率相近,系統(tǒng)響應主要發(fā)生在主共振區(qū)。而同等質量下的空氣中單擺固有頻率為3.1 rad/s,遠高于一般波浪激勵頻率,即Ω≤1,運動響應落在多個次共振區(qū),如圖4所示。其中,圖4(c),(d)分別展示了浸沒式單擺和空氣中單擺系統(tǒng)的俘獲能量與激勵幅值之間的關系。從圖中可知,當波浪激勵幅值較低時,浸沒式單擺的能量俘獲特性優(yōu)于空氣中單擺,總體呈現隨幅值增加而增加的趨勢;波浪幅值達到臨界值后,空氣中單擺能量俘獲呈現瞬間增加,且俘獲能量高于浸沒式單擺。由此可知,空氣中單擺適合大幅值的環(huán)境條件,而在低幅值的波浪環(huán)境中,浸沒式單擺波能轉換系統(tǒng)的能量俘獲效率更高。

不同質量比時系統(tǒng)吸收能量

【參考文獻】：
期刊論文
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