為了實(shí)現(xiàn)浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置與發(fā)電機(jī)功率的最佳匹配,基于振動(dòng)理論和線性波理論,通過建立浮子在規(guī)律波條件下的受力運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,從能量角度推導(dǎo)得到浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的匹配功率與波浪參數(shù)、機(jī)械效率的關(guān)系方程�；谠摲匠�,分析了在渤海海域波浪條件下波浪參數(shù)對(duì)匹配功率的影響規(guī)律,并進(jìn)行了基于小型浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置樣機(jī)試驗(yàn)。研究結(jié)果表明:試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了匹配功率關(guān)系式的合理性,在每一種波浪條件下都對(duì)應(yīng)著一個(gè)能量利用率最高的匹配功率;在工作環(huán)境確定的前提下,提高裝置的機(jī)械效率,可實(shí)現(xiàn)在不改變浮子質(zhì)量情況下提高匹配功率;小功率轉(zhuǎn)換裝置需要選擇周期較短和波高較小的波浪環(huán)境,大功率轉(zhuǎn)換裝置需要匹配周期較長(zhǎng)和波高較大的波浪環(huán)境。所得結(jié)論可為浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)計(jì)提供幫助。 

【文章來源】：石油機(jī)械. 2019,47(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

浮子受力振動(dòng)的阻尼模型Fig.1Mechanicalvibrationdampingmodelofthebuoy

3主要參數(shù)對(duì)裝置匹配功率的影響根據(jù)式(18)得到在浮子與波浪形成共振的條件下，裝置匹配功率與主要參數(shù)的關(guān)系式，即可得到裝置匹配功率特性曲線，一般描述為匹配功率與浮子質(zhì)量的關(guān)系。表1列出了渤海區(qū)域的波浪平均參數(shù)以及本文所選取的參數(shù)值［17］。假設(shè)轉(zhuǎn)換裝置的總效率η1=20%，機(jī)械效率η2=60%，利用MATLAB軟件繪制出符合渤海波浪條件的匹配功率特性曲線，如圖2所示。由圖2可以看出，在其他參數(shù)不變的情況下，隨著浮子質(zhì)量的增加，裝置的匹配功率呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，并且趨向于恒定值。表1渤海海浪參數(shù)和選取值Table1SeawaveparametersoftheBohaiSeaandselectedvalues參數(shù)周期/s波高/m波速/(m·s－1)波長(zhǎng)/m范圍2～31.0～1.54.0～6.012～16選取值31.04.714圖2匹配功率特性曲線Fig.2Powermatchingcharacteristiccurve為研究波浪的波高、周期以及機(jī)械效率對(duì)匹配功率的影響，在保持其他參數(shù)不變的前提下，通過改變這3個(gè)參數(shù)的值來研究其對(duì)特性曲線的影響。圖3～圖5分別繪制出不同參數(shù)組合下的匹配功率特性曲線。筆者選取0.9、1.0、1.1和1.2m波高，研究匹配功率與浮子質(zhì)量的關(guān)系，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知:隨著波高的增大曲線上移，浮子質(zhì)量的取值范圍稍有減小，匹配功率取值范圍增大，波高0.9m時(shí)匹配功率取值范圍為941.1～2043.2W，而波高1.2m時(shí)匹配功率取值范圍為1673.2～2838.1W;匹配功率的最優(yōu)取值增加，波高0.9m時(shí)匹配功率的最優(yōu)取值為2043.2W，而波高1.2m時(shí)匹配功率的最優(yōu)取值為2838.1W。造成這種變化趨勢(shì)的原因是:波高的增大會(huì)導(dǎo)致波浪能圖3不

ersoftheBohaiSeaandselectedvalues參數(shù)周期/s波高/m波速/(m·s－1)波長(zhǎng)/m范圍2～31.0～1.54.0～6.012～16選取值31.04.714圖2匹配功率特性曲線Fig.2Powermatchingcharacteristiccurve為研究波浪的波高、周期以及機(jī)械效率對(duì)匹配功率的影響，在保持其他參數(shù)不變的前提下，通過改變這3個(gè)參數(shù)的值來研究其對(duì)特性曲線的影響。圖3～圖5分別繪制出不同參數(shù)組合下的匹配功率特性曲線。筆者選取0.9、1.0、1.1和1.2m波高，研究匹配功率與浮子質(zhì)量的關(guān)系，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知:隨著波高的增大曲線上移，浮子質(zhì)量的取值范圍稍有減小，匹配功率取值范圍增大，波高0.9m時(shí)匹配功率取值范圍為941.1～2043.2W，而波高1.2m時(shí)匹配功率取值范圍為1673.2～2838.1W;匹配功率的最優(yōu)取值增加，波高0.9m時(shí)匹配功率的最優(yōu)取值為2043.2W，而波高1.2m時(shí)匹配功率的最優(yōu)取值為2838.1W。造成這種變化趨勢(shì)的原因是:波高的增大會(huì)導(dǎo)致波浪能圖3不同波高的匹配功率特性曲線Fig.3Powermatchingcharacteristiccurveunderdifferentwaveheights圖4不同波浪周期的匹配功率特性曲線Fig.4Powermatchingcharacteristiccurveunderdifferentwaveperiods圖5不同機(jī)械效率的匹配功率特性曲線Fig.5Powermatchingcharacteristiccurveunderdifferentmechanicalefficiencies量密度的增加，從而使匹配功率增加。不同波浪周期的匹配功率特性曲線如圖4所示。由圖4可看出:隨著周期的增大，浮子質(zhì)量的取值范圍變大，匹配功率的變化范圍增大，T=2.4s時(shí)，匹配功率取值范圍為594.9～824.3W，而T=3.0s時(shí)，匹配功率取值范圍為1161

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]浮子式波浪發(fā)電裝置設(shè)計(jì)及其功率特性研究[D]. 孟揚(yáng).哈爾濱工程大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3500040