海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置的開發(fā)與模型試驗(yàn).pdf

1、開發(fā)海洋能源是緩解化石燃料能源危機(jī)的有效途徑。波浪能作為海洋能源開發(fā)的重要分支，對(duì)波浪能發(fā)電技術(shù)研究的投入對(duì)保持國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。
　　本文考察了現(xiàn)有波浪能裝置的種類和優(yōu)缺點(diǎn)，提出了綜合吸收波浪縱蕩能量和垂蕩能量的海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置，通過(guò)SolidWorks軟件建立試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，在試?yàn)水池利用規(guī)則波和不規(guī)則波測(cè)量了吸波浮子和吸波圓柱的運(yùn)動(dòng)性能和能量輸出性能。通過(guò)改變吸波浮子和吸波圓柱的PTO阻尼，規(guī)則波試驗(yàn)結(jié)果給出了

2、吸波浮子和吸波圓柱在三種PTO阻尼下的平均輸出功率，試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示吸波裝置在高頻低能波浪下適合采用低阻尼，在低頻高能波浪下適合采用高阻尼。不規(guī)則波試驗(yàn)中得到了吸波浮子和吸波圓柱的吸波能量和各種頻率波浪能量的關(guān)系，試驗(yàn)結(jié)果表明吸波浮子具有較寬的頻率響應(yīng)范圍，吸波圓柱對(duì)于低頻波浪能量的吸收優(yōu)于高頻波浪。建立了垂蕩浮子線性運(yùn)動(dòng)微分方程，對(duì)浮子的垂蕩運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算得到了垂蕩浮子在規(guī)則波中的平均輸出功率，與試驗(yàn)中吸波浮子僅垂蕩運(yùn)動(dòng)得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3、相比較，得到了良好的數(shù)值模擬精度?；贏R極短期預(yù)報(bào)法，以AVR單片機(jī)作為控制器制作了嵌入式系統(tǒng)，使用該系統(tǒng)預(yù)報(bào)吸波浮子未來(lái)2s內(nèi)的遭遇頻率，并提前改變適合吸波浮子的PTO阻尼，在不規(guī)則波中驗(yàn)證該方法可以提高吸波浮子能量輸出的4％。
　　根據(jù)模型試驗(yàn)結(jié)果，針對(duì)海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置的實(shí)際應(yīng)用，從制造、投放、安裝、作業(yè)和維護(hù)等方面考慮，進(jìn)行了裝置的實(shí)型初步設(shè)計(jì)。海蘑菇式波浪能發(fā)電裝置實(shí)型可利用吸波浮子和吸波立柱在隨波浪運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的機(jī)

4、械能通過(guò)液壓裝置發(fā)電，裝置運(yùn)動(dòng)形式簡(jiǎn)單，兩部分能量輸出相互獨(dú)立，發(fā)電方式可靠。吸波浮子和吸波立柱分別主要吸收波浪的勢(shì)能和動(dòng)能，兩部分吸波裝置相結(jié)合可提高裝置的頻率響應(yīng)范圍，可增加裝置的發(fā)電效率?；脑O(shè)計(jì)便于裝置的安裝及投放，提高了裝置的機(jī)動(dòng)性和靈活性，降低了維護(hù)成本?；ㄟ^(guò)錨鏈固定在海底，可隨潮位變化而升降，增加了裝置的環(huán)境適應(yīng)性，同時(shí)增加了裝置的發(fā)電效率。吸波浮子與吸波立柱相互套連，吸波立柱底端與基座船鉸接連接，并可傾斜平靠在