基于压电效应的振荡水柱发电系统CFD分析

"透明海洋"开发需要为远洋检测传感器提供可持续电源,基于压电效应的振荡水柱发电原理是采集波能驱动压电功能材料形变实现能量转换,系统结构简单,稳定性好。基于线性波浪理论,建立振荡水柱(OWC)二维数值波浪水槽。流体动力学(CFD)分析结果表明,造波稳定,波浪在气室内形成的空气压强在时域上呈现一定周期性,经数据处理拟合为正弦曲线。应用ANSYS软件系统的参数化设计语言(APDL)功能开发空气驱动压电材料形变输出能量的仿真模型,分析产生电压变化特性。     

振荡水柱驱动介电弹性体采集能量多种循环分析

介电弹性体是一种超弹性绝缘材料,薄膜上下表面敷上电极,其发电过程相当于可变电容。将振荡水柱波浪能转换装置与介电弹性体相结合,利用介电弹性体的电容行为将机械应变能转换为电能,所产生的电能主要取决于系统结构和介电弹性体材料参数以及所使用的能量收集循环模式。基于线性波和势流理论、流体动力学理论建立波浪驱动介电弹性体电弹性形变发电模型,分析振荡水柱式波浪能转换装置气室内空气压强驱动介电弹性体形变和由此引起电容变化情况。应用介电弹性体发电理论分析恒电荷、恒电压、恒电场3种能量收集循环模式对振荡水柱波浪能采集发电特性的影响,结果表明:介电弹性体材料的输出能量随着波浪周期、振幅的增大而增大,随着振荡水柱气室放置处水深和前墙开口的增大而增大,随着介电弹性体薄膜的半径增大而增大,随着薄膜厚度的增大而减小;在恒电场发电方式下,介电弹性体能够产生最大能量。     

高原湖相泥炭质土蠕变特性及本构模型研究

高原湖相沉积泥炭质土的蠕变严重影响建构筑物的长期稳定和安全,有必要对其蠕变特性进行研究。对原状泥炭质土进行固结蠕变试验,采用分别加载方式获得其在不同荷载作用下应力应变随时间的变化曲线。研究结果表明:蠕变试验的等时及双对数曲线显示泥炭质土在各级荷载下具有明显的非线性特性;将泥炭质土的应变简化为线粘弹性ε₁与非线性粘塑性ε_n,通过线性Kelvin蠕变模型与经验模型,建立了半经验半理论固结蠕变模型,可分析其蠕变性状。对蠕变试样进行电镜扫描,分析在荷载作用下其微观结构变化机理,即泥炭质土低压时的变形主要来自于有机质和胶体的压缩及自由水排出,高压时的变形主要是土体颗粒间的错动。通过以上分析,可为预防和控制工后沉降提供参考。     

聚四氟乙烯针刺非织造材料摩擦起电性能研究

研究聚四氟乙烯(PTFE)针刺非织造材料与不同高聚物针刺非织造材料的摩擦起电特征,以及PTFE针刺非织造材料表观形态变化和表面静电压衰减特征。结果表明:PTFE针刺非织造材料表面静电压和表观形态变化均与副磨料的材料类型、摩擦时间紧密相关;与黏胶针刺非织造材料摩擦9 min后,PTFE针刺非织造材料的表面静电压由2.4 kV增加至11.8 kV,且半衰期约为13.8 d,远高于驻极静电压的半衰期。该结果可为今后开发过滤效率更高、使用寿命更长的过滤材料提供理论依据。     

振荡水柱驱动介电弹性体采集能量多种循环分析

介电弹性体是一种超弹性绝缘材料,薄膜上下表面敷上电极,其发电过程相当于可变电容。将振荡水柱波浪能转换装置与介电弹性体相结合,利用介电弹性体的电容行为将机械应变能转换为电能,所产生的电能主要取决于系统结构和介电弹性体材料参数以及所使用的能量收集循环模式。基于线性波和势流理论、流体动力学理论建立波浪驱动介电弹性体电弹性形变发电模型,分析振荡水柱式波浪能转换装置气室内空气压强驱动介电弹性体形变和由此引起电容变化情况。应用介电弹性体发电理论分析恒电荷、恒电压、恒电场3种能量收集循环模式对振荡水柱波浪能采集发电特性的影响,结果表明：介电弹性体材料的输出能量随着波浪周期、振幅的增大而增大,随着振荡水柱气室放置处水深和前墙开口的增大而增大,随着介电弹性体薄膜的半径增大而增大,随着薄膜厚度的增大而减小;在恒电场发电方式下,介电弹性体能够产生最大能量。     

基于介电弹性体的振荡水柱波浪能发电模拟分析

振荡水柱式(OWC)波浪能采集装置结构简单、成本低;介电弹性体作为发电机可以收集人体能、海洋能、风能等,能量密度高、耐冲击、环境适应性强,利用OWC驱动介电弹性体形变发电应用前景好。在FLUENT中建立二维数值水槽OWC模型分析气室内波高和压强的变化规律;在Abaqus有限元分析系统中将波浪进入气室的模拟压强施加到介电弹性体薄膜模型产生形变,采用Simulink计算介电弹性体发电量。结果表明:介电弹性体发电量随着薄膜面积、气室压强增加而增大;随着薄膜厚度、预拉伸强度增大而减小,并且这两者对发电量影响较大。     

聚四氟乙烯耐腐蚀过滤材料结构特征及发展趋势

为考察工业对聚四氟乙烯（PTFE）滤材的需求量,综述了PTFE耐腐蚀滤料在工业烟尘净化领域的应用特性、滤料的结构及组分特征以及其在工业除尘领域的发展趋势,重点分析了“十三五”期间其在垃圾焚烧、煤电、钢铁和水泥行业除尘领域的发展趋势。同时,根据PTFE滤料的组成结构,分析了PTFE膜裂纤维、基布、缝纫线和微孔膜在未来 5a 的需求规模。结果表明：至2020年末,垃圾焚烧、煤电、钢铁和水泥行业的烟尘过滤系统对PTFE滤料的累计需求量分别为880、180855.5、5 660和7 905 t,年复合增长率均超过10%;PTFE 滤料在“十三五”期间需求量的分析可为我国工业烟尘净化材料产业的发展提供参考依据。