現(xiàn)有研究波能轉換效率的文獻一致得出:最優(yōu)波能轉換效率是在波能系統(tǒng)處于共振狀態(tài)。這已經(jīng)成為研究者的共識。前期對點吸收波能裝置研究認為:浮體與水構成的系統(tǒng),其自振頻率遠高于實際波浪的頻率,在現(xiàn)實中不可能實現(xiàn)波能系統(tǒng)共振。從文獻上看,到目前為止,世界上還沒有人實現(xiàn)波能系統(tǒng)共振。主動共振波能技術是一個利用共振實現(xiàn)高效波能轉換的技術,通過數(shù)值仿真試驗證明了主動共振波能裝置可以在實際海浪周期范圍實現(xiàn)共振。對主動共振波能裝置的效率作了研究,發(fā)現(xiàn)依據(jù)線性化后的波能系統(tǒng)振型對波能裝置進行優(yōu)化設計,可大幅提高波能裝置的效率。同時也證明了主動共振波能裝置的效率高。主動共振波能技術有望開啟利用共振實現(xiàn)高效波能轉換之門,實現(xiàn)高效波能利用技術。 

【文章來源】：振動工程學報. 2018,31(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

圖１主動共振波能裝置－水系統(tǒng)力學模型Ｆｉｇ．１ＴｈｅＷＥＣＳｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆＴＷＥＣＲＴ

圖２試驗樣機裝配圖Ｆｉｇ．２Ｔｈｅａｓｓｅｍｂｌｙｄｒａｗｉｎｇｓｏｆｐｒｏｔｏｔｙｐｅ造波區(qū)為造／消波混合區(qū)，可消除裝置對波浪的反射影響。消波區(qū)長度為３０ｍ，位于模型的右端，右端邊界為靜水壓力邊界。水槽上部為空氣流體，其高度為１０ｍ，頂部邊界條件為壓力出口邊界條件。水槽底部為固壁邊界條件。由于計算中的水波為單向波，波速基本與側壁平行，因此將側壁設為固壁邊界條件。波能裝置安置在水槽中部，如圖３所示。圖３波能裝置－水波耦合系統(tǒng)的仿真模型Ｆｉｇ．３ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆＷＥＣＳ計算表明：在水的黏性及數(shù)值計算誤差作用下，波沿著傳播方向有衰減，在波能裝置工作區(qū)域波高為０．８３８８９ｍ。在４．５ｓ周期時，模型選用的船體水動力學參數(shù)為：ｍｗｘ＝１１１９９．１２ｋｇ，ｍｗｙ＝７７０７．１４３ｋｇ，Ｊｗ＝１０７５４．９４ｋｇ·ｍ２，ｃｗｘ＝５１２４．８８６Ｎ·ｓ／ｍ，ｃｗｙ＝４９９７．０９２Ｎ·ｓ／ｍ，ｃｗｒ＝４９５６．２６４Ｎ·ｓ·ｍ。樣機的總長度不及波長的１５％，因此樣機接近點浮子吸收波能裝置的特性。４波能系統(tǒng)仿真分析建模給出的船體外形不是最優(yōu)的，主要是便于制作。在外形及船體吃水深度不變的情況下，討論幾個影響波能裝置輸出功率的設計參數(shù)。計算的方案如下：Ｃａｓｅ１：主要研究配重高度對波能裝置效率的影響，配重重心在隨動坐標系中Ｙ＝０．６～－１．６ｍ范圍內調整，間隔０．２ｍ計算一個方案。其支鉸距漂心水平距離為０．３

圖２試驗樣機裝配圖Ｆｉｇ．２Ｔｈｅａｓｓｅｍｂｌｙｄｒａｗｉｎｇｓｏｆｐｒｏｔｏｔｙｐｅ造波區(qū)為造／消波混合區(qū)，可消除裝置對波浪的反射影響。消波區(qū)長度為３０ｍ，位于模型的右端，右端邊界為靜水壓力邊界。水槽上部為空氣流體，其高度為１０ｍ，頂部邊界條件為壓力出口邊界條件。水槽底部為固壁邊界條件。由于計算中的水波為單向波，波速基本與側壁平行，因此將側壁設為固壁邊界條件。波能裝置安置在水槽中部，如圖３所示。圖３波能裝置－水波耦合系統(tǒng)的仿真模型Ｆｉｇ．３ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆＷＥＣＳ計算表明：在水的黏性及數(shù)值計算誤差作用下，波沿著傳播方向有衰減，在波能裝置工作區(qū)域波高為０．８３８８９ｍ。在４．５ｓ周期時，模型選用的船體水動力學參數(shù)為：ｍｗｘ＝１１１９９．１２ｋｇ，ｍｗｙ＝７７０７．１４３ｋｇ，Ｊｗ＝１０７５４．９４ｋｇ·ｍ２，ｃｗｘ＝５１２４．８８６Ｎ·ｓ／ｍ，ｃｗｙ＝４９９７．０９２Ｎ·ｓ／ｍ，ｃｗｒ＝４９５６．２６４Ｎ·ｓ·ｍ。樣機的總長度不及波長的１５％，因此樣機接近點浮子吸收波能裝置的特性。４波能系統(tǒng)仿真分析建模給出的船體外形不是最優(yōu)的，主要是便于制作。在外形及船體吃水深度不變的情況下，討論幾個影響波能裝置輸出功率的設計參數(shù)。計算的方案如下：Ｃａｓｅ１：主要研究配重高度對波能裝置效率的影響，配重重心在隨動坐標系中Ｙ＝０．６～－１．６ｍ范圍內調整，間隔０．２ｍ計算一個方案。其支鉸距漂心水平距離為０．３

【參考文獻】：
期刊論文
[1]實現(xiàn)波能裝置共振的方法研究[J]. 蔡元奇,沈理姣,李明方.  振動工程學報. 2017(03)
[2]基于液壓轉換的共振波力發(fā)電裝置提能系統(tǒng)[J]. 陳啟卷,尚欣欣,黃向勇,談泰權,陳曉偉,許志翔.  電力系統(tǒng)自動化. 2016(05)



本文編號：3355587