基于链条传动的振荡浮子发电装置转换性能试验研究

针对振荡浮子式波浪能发电系统中波浪能的俘获及传递效率较低的问题,文章设计了一种基于链条传动的波浪能转换装置。该装置以链条传动的结构形式将波浪力推动浮子的上下运动转换为链轮的旋转运动,并输出扭矩,从而带动发电系统发电。文章对基于链轮链条传动的振荡浮子式波浪能转换装置的随波特性及能量转换特性进行了研究,研究结果表明:基于链条传动的振荡浮子的随波特性和能量转换特性良好;随着波浪环境的变化,振荡浮子会出现自振动现象;适当增加振荡浮子的质量,能有效提高波浪能的俘获效率,从而提高系统的发电效果;基于链轮链条的传动结构设计存在速度突变现象,合理设计链轮链条之间的啮合间隙,增加链传动的张紧装置,能减缓链条链轮之间的冲击,从而延长装置的使用寿命。     

基于链轮链条传动的振荡浮子运动性能仿真研究

文章提出了一种基于链轮链条传动的振荡浮子式波浪能转换装置,该装置可提高二级能量转换过程的效率。文章首先介绍了链轮链条传动的工作原理,并对浮子在链轮链条作用下的受力情况进行了分析;然后以链轮链条传动的振荡浮子运动性能为主要研究内容,利用Matlab/Simulink软件仿真分析了浮子在不同波高及加载条件下的运动位移和速度变化情况,并通过水工物理模型试验进行了对比验证。仿真与试验结果表明:链轮链条传动方案具有高效性及可行性,可为该类装置的设计优化提供参考依据。     

振荡浮子式波浪能采集装置研究概述

介绍了波浪能采集的意义,梳理了振荡浮子式波浪能采集装置的工作原理及工程应用,重点归纳总结了振荡浮子式波浪能采集装置采能效率方面的研究进展。基于上述,展望了今后振荡浮子式波浪能采集装置的发展方向。     

固定式风电机组基础波浪能装置物理模型试验研究

近年来，随着传统化石燃料消耗日益增多和环境保护问题日渐严峻，海上可再生能源的发展越来越受到重视，海上风能和波浪能利用技术成为研究热点。该文提出一种基于固定式四脚导管架海上风力机基础的振荡浮子式波浪能装置，从能量守恒角度进行理论分析，开展几何比尺1∶8的物理模型试验，研究海上风能和波浪能耦合利用的可行性，分析波浪能装置对风电机组基础周边波浪场的影响并总结规律。研究发现：应针对特定海域的波高和周期条件挑选合适的浮子，且单个侧面浮子比单个正面浮子的能量吸收率更高、对波浪场的遮蔽作用更明显，为海上风浪耦合利用提供了理论依据和设计参数。     

基于Matlab设计海洋浮子振幅放大传动装置

波浪能是一种可利用的新型的可再生能源,具有广阔的开发前景。但是利用波浪发电装置的效率低而成本高,为提高波浪发电装置的发电效率,设计出一套浮子式波浪能发电装置的浮子振幅放大机构。详述海洋浮子振幅放大传动装置通过利用海浪水平方向上的动能转化为定子铁心在竖直方向上的动能,增大了波浪能发电装置切割磁感线的有效行程,从而增大了发电效率;利用Matlab仿真不同海况下装置转化情况,模拟仿真分析主要影响因素,证明通过在传统波浪发电装置中安装该机构可以明显提高波浪发电装置的效率,给出工程应用依据。     

单浮筒振荡浮子式波浪能装置的动力特性分析

针对振荡浮子式波浪能利用技术,提出一种单浮筒式波浪转换设计方案,对单浮筒随波浪的运动特性展开研究,将波浪能转换为振荡浮筒的摆动机械能,传递给PTO能量转换系统。通过采用Star-CCM流体仿真软件分析浮筒装置在不同PTO能量转换系统参数下的运动特性及受力情况,得到不同弹簧阻尼工况下浮筒装置的运动特性,以期为波浪能技术的装置结构优化及真实海况运行提供理论基础。     

一种新型波浪能液压转换装置——双向输出高压油回路的设计

海洋波浪能是很有发展潜力的可再生能源,它的能源密度远大于太阳能和风能。文章提出使用漂浮式浮子吸收波浪能,然后采用一套液压电力输出机械将其转换为电能。转换装置中的液压缸将浮子的运动转换为高压油的流动,高压油在蓄能器中短暂储存,然后液压马达利用蓄能器中的高压油来驱动与之相连的电机旋转。波浪能发电装置中的双向输出高压油大大提高了其转换效率,高压蓄能器对发电质量的稳定起到了关键的作用。     

阵列浮子式波浪能发电技术研究概述

阵列浮子式波浪能发电装置具有单机容量大、发电成本相对低、电能输出较稳定等优点,许多国家对阵列浮子式波浪能发电技术进行研究,获得显著成果.该文阐述了阵列浮子式波浪能发电原理及系统构成,并从不同的角度对其进行分类,梳理了阵列浮子式波浪能发电技术工程应用实例及研究进展,对阵列浮子式波浪能发电技术未来发展趋势进行了展望.     

模态法在波浪能装置水动力学计算中的应用

采用模态法求解线性入射波作用下振荡浮子式波浪能装置的三维水动力学问题。对于无穷远处扩散条件转换成辐射面条件进行专门的考虑,即将流场分为内外两部分,外部域中求得的速度势和速度势的法向导数在内外域分界面上与内部域的解相匹配。根据该方法编制的程序对一些典型算例进行计算,与其他方法得到的结果较吻合。应用该计算方法还对振荡浮子式波浪能装置具有约束性的水动力学问题进行计算,计算结果可有效指导实际装置的设计及优化工作。     

基于遗传算法的二自由度波浪能装置阵列优化

针对浮子式波浪能装置阵列发电效率提升问题,采用遗传算法对一种二自由度浮子式波浪能发电装置阵列进行优化排布。首先介绍二自由度波浪能发电装置及其阵列数学模型;然后开展二自由度装置阵列优化模型的构建及其遗传算法求解研究;接着对100 m×100 m海域范围内分别开展2、3、5个装置阵列的排布优化计算,并对2个装置阵列的优化结果进行验证,分析波浪能装置阵列影响因子q增大的机理;计算结果表明遗传算法能有效优化二自由度装置阵列排布,增强阵列中各装置之间的相互作用,提升波浪能装置阵列发电效率。     

多节漂浮型机械式波浪能发电装置的研制

为了探究波浪能发电原理,研制由多节段机械式漂浮型波浪能发电装置和整流稳压电路组成的试验装置,并实现试验演示与数据测试分析。该装置由多节圆柱浮筒、变向增速机构、发电机以及整流稳压电路部分组成。根据确定性波浪运动规律,设计多节漂浮型波浪能俘获装置的结构和参数;由波浪能俘获装置的运动特点,设计曲柄摇杆及齿轮增速机构组成的变向增速机构,实现波浪运动转换为旋转机械运动;由发电机输出规律,设计桥式整流稳压电路,实现稳态直流电输出。试验研究表明,在给定的试验波浪条件下所开发波浪能发电试验装置的发电效率为45.8%。     

基于“海院1号”蓄能发电系统的AMESim建模分析

基于“海院1号”振荡浮子式波浪能发电装置的发电原理,设计了2个蓄能器交替工作来实现电能的稳定输出,并利用AMESim软件对蓄能发电系统进行建模仿真,研究系统中不稳定的压力油进入蓄能器,释放出稳定压力油来驱动双作用定量马达+双作用变量马达发电机组运转输出电能的过程。探究了在不同参数设置下蓄能器的压力变化和液压马达的转速变化,根据建模分析得出在输入信号频率5Hz、蓄能器容积50L、马达排量0.10L/r时,该波浪能发电装置能连续稳定地输出电能,证明了该发电装置存在2个蓄能器+2个液压马达发电机组的可行性与合理性,为“海院1号”波浪能发电装置的进一步参数优化提供参考。     

棘轮式海洋波浪能发电装置结构设计与分析研究

文章基于外接棘轮机构的组成及其工作特点,结合振荡水柱式、振荡浮子式和摆式波浪能发电装置,设计了一种新型海洋波浪能发电装置—棘轮式海洋波浪能发电装置。该装置主要由棘轮机构、轮盘机构、往复杆机构、摆杆机构等组成,波浪能经过该装置的两次机械转换,可以转换为单一方向且持续不断旋转的动能。文章系统地介绍和分析了棘轮式海洋波浪发电装置的结构组成和工作原理。利用ANSYS有限元软件和UG运动仿真软件,对该装置的主要零部件进行静力学和动力学仿真分析,分析结果表明:棘轮式海洋波浪能发电装置主要零部件的刚度、强度和可靠性符合设计要求;主要运动部件动态性能良好,运行平稳,设计合理。     

漂浮式波浪能发电平台船艏楔形角及浮子质量的优化研究

基于漂浮式波浪能发电平台,通过对船艏楔形角及浮子质量的优化,以提高漂浮式波浪能发电装置的波浪能采集效率。对发电船及浮子阵列部分建立了数值模型,进行了相关参数设置及有限元网格划分,采用水动力分析软件AQWA对该模型进行了水动力时域仿真模拟,分析讨论了不同船艏楔形角和不同浮子质量对波浪能采集效率的影响。结果发现:沿波浪的传递方向,各浮子的采能效率依次减少,并且减小的幅度逐渐增加;综合考虑该平台状况和波况,浮子质量越小,船艏楔形角越大,波浪能的采集效率较高。     

规则波作用下垂荡浮子间歇射流装置水动力数值研究

利用波浪能驱动垂荡浮子间歇射流装置,实现表层富氧水向深层输移。以浮子垂荡运动水动力行为为研究对象,利用数值模拟研究波参数、浮子几何参数和等效阻尼系数的影响规律。结果发现:1)随着入射波高增加,浮子垂荡响应幅度增加;随着入射波周期增加,浮子垂荡响应幅度增加,增幅先大后小再增大;2)浮子垂荡响应幅度随浮子直径增加而增加;浮子密度变化对垂荡响应幅度影响较小;3)随着等效阻尼系数增加,浮子垂荡响应幅度减小。最后,采用量纲分析法,建立并验证了浮子相对垂荡响应幅度的预测公式。     

相对运动式波浪能捕获装置实验研究

设计并搭建相对运动式波浪能捕获实验装置,在浮子捕获功率理论模型的基础上,考虑到影响浮子对波浪能的捕获效率的因素如浮体的形状尺寸、吃水深度、浮子的附加质量等,进行小功率浮子模型的参数影响实验测试。同时,为提高浮子的抗浪性能,仿生设计3种柔性结构的浮子模型,并进行实验测试和分析。     

基于单摆和拾振弹簧的漂浮式波浪能发电装置研究

针对漂浮式波浪能发电技术,提出一种采用单摆和拾振弹簧结构的新型波浪能发电装置。基于汉密尔顿能量定律建立该装置的两自由度运动模型,通过有限元分析得出单摆的运动规律,再根据单摆的角位移和电磁感应定律建立输出电动势模型。研究结果表明:在正弦振动激励下,通过拾振弹簧结构可有效增大单摆的转动角度,从而提高装置的输出电压;当波高为4.0 cm,频率为1 Hz时,该装置的输出电压为5 V,平均输出功率为0.46 W,可满足小型电子设备的供电需求;该漂浮式波浪能发电装置的设计是可行的。     

新型岸式波浪能发电装置

在对江河水能的利用上,目前主要是通过筑建大坝提高水位,利用水的势能来发电,其能量利用形式单一。波浪的运动分为水平和竖直两个方向,其对应着两种不同形式的能量。针对这一特点,在对江河沿岸波浪运动情况进行了调查和分析后,设计出一种以直线发电机为基础的新型波浪能发电装置;对两种不同形式的能量分别进行收集,并对其具体结构和工作原理作了详细描述。该发电装置利用波浪在水平方向的运动推动挡板水平运动,利用波浪在竖直方向的振动带动浮子上下运动,由传动装置带动直线发电机的线圈和磁铁反向相对运动,从而产生电能,实现对江河沿岸波浪能的充分利用。     

新型海岸波浪发电装置的设计与分析

提出一种由发电机、蓄电装置、增速齿轮组、主轴、多组组件组成的利用波浪能发电的装置。多组组件安装在主轴上,每一组件包括弹簧外卡环、扭转弹簧、卷筒棘轮机构、浮子、绳子和定滑轮,当浮子随波浪上下浮动时,卷筒正反转,扭转弹簧提供卷筒反转的力,利用棘轮机构的单向运动特性、多组组件及增速齿轮组保证电机主轴连续单向高速旋转,达到发电目的。卷筒是该装置的主要受力部件,文中对其建立了有限元模型、进行了受力计算及边界条件的确定,应用simulation进行有限元分析,结果表明,对于给定的条件,卷筒刚度和强度均满足要求。     

双体船式波浪能发电系统实验测试研究

提出双体船式波浪能发电试验平台,将船体和波浪浮子简化为大小2种浮子,建立双浮子波浪能捕获理论模型。针对波浪能间歇性强的特点,设计波浪能捕获-液压蓄能稳压-液压马达驱动发电机发电系统,并通过实验室拖动发电实验建立流量-压力-比例伺服阀开口度的关系曲线,实验结果证明通过实时调节比例伺服阀开口度实现发电功率的稳定是可行的。最后,将发电系统安装到试验平台,开展单个小浮子和2个小浮子波浪能捕获的海上测试。海试结果表明,该方法具有良好的稳定发电效果;浮子数量越多,波浪来能越大,发电功率越稳定。