為解決海洋波浪能的吸收利用問(wèn)題,文章提出一種基于橫搖運(yùn)動(dòng)的蹺蹺板式波浪能發(fā)電裝置。建立簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型,對(duì)影響裝置運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的因素進(jìn)行討論。使用軟件對(duì)裝置進(jìn)行水動(dòng)力仿真分析,得出該裝置在波浪作用下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)情況及波浪載荷。計(jì)算分析不同線性阻尼系數(shù)下裝置的波浪負(fù)載,根據(jù)結(jié)果計(jì)算平均功率,結(jié)果表明存在最優(yōu)線性阻尼系數(shù),合理的阻尼系數(shù)可以增大裝置的發(fā)電能力。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)修船. 2019,32(02)

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

蹺蹺板式波浪能發(fā)電裝置示意圖

由圖1(a)得，蹺蹺板式波浪能發(fā)電裝置主要由水面上波浪能吸收浮體、水下的阻尼板以及能量輸出裝置即PTO(PowerTake－off)組成。PTO由阻尼板與浮體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)，由于運(yùn)動(dòng)是在波浪驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生，因此是一個(gè)往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。為減少往復(fù)運(yùn)動(dòng)對(duì)齒輪箱及其他傳動(dòng)部件的沖擊，提高裝置的可靠性，使用1臺(tái)加裝超越離合器的齒輪箱來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向的改變。此轉(zhuǎn)換齒輪箱可以將輸入軸上往復(fù)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閱畏较虻幕剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該裝置發(fā)電工作原理示意圖如圖2所示，阻尼板位于水下不受波浪作用力影響的區(qū)域，向上延伸出一根剛性桿，該桿與阻尼板為剛性連接，通過(guò)PTO來(lái)實(shí)現(xiàn)與上部浮體的連接。當(dāng)浮體在波浪激振下進(jìn)行橫搖運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于阻尼板位于水下，且阻尼面面積較大，受到的靜壓力較大，其運(yùn)動(dòng)幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水面浮體，可以視為靜止不動(dòng)，PTO便可將此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。圖2工作原理示意圖2浮體數(shù)學(xué)模型2．1運(yùn)動(dòng)分析通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型來(lái)計(jì)算浮體橫搖運(yùn)動(dòng)響應(yīng)及相關(guān)影響因素。浮體尺寸示意圖如圖3所示。浮體詳細(xì)尺寸參數(shù)如表1所示。圖3浮體尺寸示意圖表1浮體尺寸參數(shù)參數(shù)數(shù)值長(zhǎng)度L'/m3．0圓心距L/m2．5浮筒直徑d/m1．0連接體寬度L1(L2、L3)/m0．3質(zhì)量m/kg3100浮體在波浪上的橫搖運(yùn)動(dòng)，從力學(xué)的觀點(diǎn)看，包括2個(gè)方面:一個(gè)是剛體運(yùn)動(dòng)的力學(xué)問(wèn)題，即浮體作為一剛體在外力作用下，產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。船舶在波浪擾動(dòng)下的橫搖運(yùn)動(dòng)同周期擾動(dòng)力作用下的振蕩器振動(dòng)類似。因此研究浮體橫搖運(yùn)動(dòng)歸結(jié)為建立浮體橫搖運(yùn)動(dòng)的微分方程及求解。另一方面是流體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。浮體在波浪上運(yùn)動(dòng)所受到的外

圖 2 工作原理示意圖2 浮體數(shù)學(xué)模型2． 1 運(yùn)動(dòng)分析通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型來(lái)計(jì)算浮體橫搖運(yùn)動(dòng)響應(yīng)及相關(guān)影響因素。浮體尺寸示意圖如圖 3 所示。浮體詳細(xì)尺寸參數(shù)如表 1 所示。Iφ的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量; ΔIφ為浮體的附加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量; 2Nφ為浮體橫搖阻尼系數(shù); Bφ為 PTO 阻尼系數(shù); Ghφ 為由浮體橫傾角引起的橫搖恢復(fù)力矩，其中 G 表示浮體重力 ( G = mg，m 為浮體質(zhì)量，g 為重力加速度) ; h 為浮體初穩(wěn)心高; Fφ為浮體受到的波浪擾動(dòng)力矩。考慮浮體寬度和吃水有限性對(duì)橫搖波浪力矩的影響，橫搖波浪擾動(dòng)力矩可以表達(dá)為:Fφ= XφGhα0sin ( kx + ωt) ， ( 2)式中: Xφ為波面角修正系數(shù)，由吃水與波長(zhǎng)比、浮體寬與波長(zhǎng)比、浮體橫剖面形狀決定，根據(jù)巴甫連柯修正方法得 Xφ= 0． 9; α0為有效波面角振幅;為波數(shù); 為波浪在橫坐標(biāo)上的位置; 為波的

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]漂浮擺—斜坡組合式波浪能發(fā)電裝置研究[J]. 萬(wàn)占鴻,張大海,鄭紅浩.  海洋技術(shù)學(xué)報(bào). 2017(04)
[2]陀螺式波浪能發(fā)電裝置浮子運(yùn)動(dòng)及載荷分析[J]. 周宇英,李炳強(qiáng),蔡宗舉,馬勇,張亮,鄭雄波.  船海工程. 2016(03)

碩士論文
[1]漂浮擺式波浪能發(fā)電裝置仿真與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 鄭紅浩.浙江大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3491217