振荡型波浪能转换装置中两种优化方法研究

该文基于线性波理论,从载体在波浪中的运动方程出发,以两种不同的优化角度推导了波能装置输出能量最大时的表现形式,最后以圆柱体作为波浪能转换的载体分析了两者方法的差异。数值计算表明在同一水深下,波能装置浮体的水线面决定了波能装置最优转换效率的趋势,而吃水深度决定了波能装置可达到的最大转换效率;对波能装置参数优化后运动在共振点的波能装置其转换效率并不是最大,而优化后的最大转换效率并不发生在共振点上。     

浮体绳轮波浪发电效率的研究

根据线性深水波理论,采用纯阻性负载,以圆柱型浮体为例,对浮体的垂荡运动进行水动力学分析,提出直驱式浮体绳轮波浪发电效率的理论模型,基于该模型构建浮体绳轮波浪发电原理机及其测试平台并对原理机采集波浪能的性能曲线及效率负载曲线进行测试,测试结果证明浮体绳轮波浪发电技术的可行性及其效率模型的有效性。     

一种多浮体铰接式波浪能装置的运动分析与俘获特性研究

基于线性势流理论，利用总模态法对多浮体铰接波浪能装置“海星号”在波浪中的运动开展水动力学系数计算；然后基于矢量力学建立多浮体刚体运动学方程，并结合几何约束条件开展动态响应计算，获得最优俘获效率和最优负载阻尼；最后比较并分析“海星”波浪能装置的多浮体俘获效率，获得“海星”多浮体做功的俘获特性。研究表明：“海星”波浪能装置的多浮体四向迎波设计可拓宽装置最优俘获频带宽度，提高装置整体俘获效率；正向迎波与背向迎波俘获波浪能方式相比，小周期情况下，正向吸波浮体俘获效率较高，随着周期增大，正向吸波浮体俘获效率开始降低，背向吸波浮体俘获效率开始增大，极大周期情况下，正向吸波浮体和背向吸波浮体俘获效率趋于一致且趋近于零。     

振荡滑杆式波能装置振动特性优化与试验

根据振动特性对振荡滑杆式波能转换系统进行优化,通过降低质量、增加弹性系数的方法减小吸波浮体运动与波浪的相位差,可实现波能捕获效率的提高。将优化前后的模型进行对比性试验,试验结果表明:低惯性波能转换装置水动力学响应明显优于普通惯性波能装置,波浪能俘获效率大幅增加,测得最优俘获宽度比由29.85%提升至51.73%,且对工作环境的适应性大大增强,能在不同波况下保持较高的能量转换效率。     

同轴双浮体波能装置最优获能研究

该文以同轴双浮体波能装置为研究对象,通过理论分析建立运动方程,求解线性能量摄取(PTO)作用下的最优阻尼系数及最大输出功率。同时探究了装置能量捕获的影响因素及控制策略,提出一种具有普遍意义的最优获能估算公式。研究结果表明:双浮体波能装置可通过调节PTO阻尼力使得获能最大化,且较单浮体装置具有更宽的能量俘获频率范围;不同PTO控制策略及水体粘性阻尼均对该类装置获能影响显著。     

实海况条件下磁流体波浪发电机的优化设计

以点吸收式波浪发电装置为例,考虑浮体和阻尼板在垂荡方向上的运动响应特性及磁流体发电机的发电特性,利用遗传算法优化不同规则波况下磁流体发电机的结构参数,得到装置投放于南海某岛屿附近时不同平均有效波高下的发电效率.然后,根据该岛屿全年波况的频率分布规律,计算得到全年发电量,年发电量最大时磁流体发电机结构参数最优.与传统按主...     

基于TLP系泊振荡浮子波能发电装置锚固性能研究

介绍锚固基础由潜浮体和张力筋腱组成的振荡浮子波能发电装置及10 k W海试样机。采用AQWA软件分析液压阻尼对装置的影响;运用TOPSIS评估方法探寻潜浮体的最优布置位置。研究表明:综合考虑装置位移响应、锚链张力和质量因素,潜浮体位置存在最优解。     

一种漂浮铰接式波能装置的水动力学研究

主要研究包含水面浮体和水下浮体两部分的一种铰接式波能装置。由于其外形较复杂,为了计算得到波能装置的水动力学系数和波浪激励力,采用基于三维面元法的Hydrostar软件进行水动力学计算。对铰接式波能装置进行受力分析得到装置的力学方程。最后通过适当选取弹簧弹性系数和外部阻尼系数,可求得优化的水面浮体和水下浮体的相对运动幅度以及装置的俘获宽度比。     

基于DSSOGI锁频环与改进鲸鱼优化算法的波浪发电系统功率优化控制

为改善波能转换器的能量捕获效率问题,提出基于双自调谐二阶广义积分器(DSSOGI)锁频环与改进鲸鱼算法的优化控制方案。基于水动力模型的频域响应分析,寻求波浪发电系统最优负载,引入DSSOGI锁频环结构实时测量波浪频率,并采用扩展卡尔曼滤波方法,加快动态响应速度,预估波浪主频。当海况发生变化时,通过DSSOGI锁频环结构,实时监测波浪频率,及浮体相应的速度、位移等信息。根据商用软件求解浮体的非线性参数,结合IWOA算法,求解最优邻域的负载参数,使系统处于最优负载状态,提高捕获效率。仿真结果表明,所提控制方案能有效改善水动力参数非线性问题,增加系统输出功率。     

新型双浮体波浪能发电装置的频域分析与试验

针对海洋监测活动的需求,提出运用一种新型的双浮体波浪能发电装置(WEC),并应用基于三维势流理论的有限元软件AQWA对装置的垂荡特性进行了频域分析,即采用无阻尼的质量弹簧系统共振理论对能量转换装置(PTO)刚度和阻尼进行优化,分析了入射波浪频率和浮体初始吃水深度对装置的影响。结合我国渤海区域特定波况取相似因子为1∶15,对该双浮体波浪能发电装置进行了模型设计,并在华南理工大学造波水池进行试验,结果显示该装置在规则波作用下俘获宽度比达1.433,具有实际应用意义。     

直驱式波能装置振动及转换效率分析

波浪能利用装置一般是利用振动来获取波浪能量,如鸭式装置、点吸收式装置。点吸收技术是世界上目前研究得比较热门的一类波浪能利用技术,漂浮直驱式波能装置是点吸收技术的一种。文章首先通过物理过程分析,把由双圆柱浮体构成的漂浮直驱式波浪能装置当成一个双自由度振动系统,建立系统振动方程;然后,运用势流理论求解由双圆柱浮体的垂荡辐射问题和绕射问题,求解出振动分析所需要的水动力学参数。考虑波浪能装置通过粘性阻尼吸收波浪能,利用求得的水动力学参数,设定的外部阻尼和弹簧弹性系数,可求解出此情况下水面浮体和水下浮体的相对运动幅值,进而求得装置的转换效率。给定模型尺寸参数,在一些确定的外部阻尼值和弹簧弹性系数点,分别通过变化外部阻尼和弹簧弹性系数,分析装置的振动特性以及转换效率的变化,从而在不同波况下选择适合装置的外部阻尼系数和弹簧弹性系数。     

新型振荡浮体式并联海浪发电装置的设计与分析

运用并联机构型综合理论GF集设计出一种新型的并联海浪发电装置,利用线性微幅波理论和弗汝德-克雷洛夫假定法,建立垂直圆柱形浮体在海浪作用下的动态响应模型,求解出一定海洋环境下浮体的垂荡运动和摆动的规律,并对海浪发电装置机构运动学特性进行分析,求解出用于能量转换的6条并联液压缸的伸缩位移曲线.     

基于液压传递的典型波浪能发电装置研究综述

采用液压机构转换能量的波浪能发电装置具有较好的稳定性、较高的发电效率和相对较低的成本等优点。以Wave Roller波浪发电装置、Pelamis波浪能发电装置、Oyster波能发电装置、"鹰式一号"波浪能发电装置、"海灵号"波浪能发电装置、"集大2号"发电装置等典型的波浪能发电装置为分析对象,结合波浪能发电装置液压传递机构应用的典型实例,介绍了各种波浪能发电装置液压转换原理及特点,并提出波浪能发电装置液压系统改进的建议。     

波浪能俘获装置的设计和研究

设计一种新型密封式波浪能俘获装置,浮体随波浪进行摆动,驱动浮体内摆体旋转,将波浪能转换成机械能;通过选取4种摆体的形状进行对比,选出最佳的摆体形状,并建构摆体的数学模型;利用Matlab软件对摆体在不同波浪条件下进行数值求解,之后在水动力测试平台进行模型试验。结果表明：球体是最佳的摆体形状,其装置俘获效率较高,且结构简单、成本较低,可为下一步定量优化装置提供有效的理论依据。     

振荡浮子式波浪能转换装置模型试验

讨论了一种振荡浮子式简易波能转换装置,并在华南理工大学港航实验室进行了模型试验.实验验证了该波能转换装置能量采集系统的性能稳定,在入射波激励时垂荡运动效果较好,能量转换效率较高,且该装置结构简单、建造成本较低.     

基于规划算法的并联制氢装置效率优化控制方法

文章提出了一种并联制氢装置的效率优化控制方法。首先建立了制氢装置的效率模型;然后通过构建多并联制氢装置的效率优化目标函数和约束条件,采用混合整数线性规划算法优化不同并联制氢装置最优功率分配值,实现最大效率运行;最后通过MATLAB仿真验证该方法的有效性和可行性。结果表明,与分级投切、功率均分方式下的运行效率相比,所提效率优化控制方法可有效提高波动功率下并联系统的运行效率。     

后弯管波力发电浮体模型试验研究

在造波水槽里，用4种新的后弯管波力发电浮体模型进行了试验研究，测定了它们的气室平均输出气流功率随波周期的变化曲线Na-To模型3－3为最佳浮体，波能转换效率提高达ηa=79.1%，测定了模型3－3和模型4－7的描泊力，给出了各自最大锚泊力随波高及随波周期的变化曲线Fmax-H0,Fmax-T0还用船模适航仪测定了模型3－3和4－7随波浪的运动状态。给出了浮体升沉，纵摇，纵荡随波周期的变化曲线Z／H0－T、a/H0-T,X/H0-T和Xmax/H0-T。     

基于BP神经网络的高压电能计量装置误差校正研究

由于传统方法忽略了对高压电能计量装置比例系数、积分系数及微分系数关系的调整,导致误差校正耗时长、校正效果差,为解决该问题,提出了基于BP神经网络的高压电能计量装置误差校正方法。采集高压电能计量装置运行数据,根据采集数据对高压电能计量装置比例系数、积分系数及微分系数进行调整,使三者可以相互匹配且能相互约束,在相互约束条件下,从非线性组合中寻找高压电能计量装置误差校正的最佳权值。采用递阶遗传优化方式进行BP神经网络结构优化,设计权值学习过程,利用优化后的BP神经网络对权值不断调整,实现高压电能计量装置误差校正。仿真实验表明,研究方法的误差校正效果好、耗时短,具有可靠性。     

机械跟踪装置

本装置适用于抛物柱面聚光集热器。它主要由重锤和跟踪机构(包括传动齿轮组和擒纵-摆锤调速器)组成。用钢丝绳连接跟踪装置和集热器,钢丝绳的一头绕在跟踪装置的绳筒上,另一头穿过滑轮1,跟踪轮和滑轮2、3,并悬挂重锤(见图)。     

筏摆混合式波浪能转换装置性能的数值研究

基于势流理论并引入粘性拖曳力,建立筏摆混合式波浪能转换装置的动力学模型。该装置由双浮体和单悬摆板铰接于一起的波浪能俘获系统和液压系统所组成。运用该模型研究能量输出系统、拖曳力系数、波浪要素和水流对装置性能的影响,阐明粘性对于此双俘能机制波浪能转换装置的影响规律。结果表明:与不考虑粘性所获得的结果相比,粘性对摆板纵摇运动的影响比对前、后浮体大;装置俘获宽度比的下降主要由于双浮体之间俘获能量的下降;在装置共振周期时,粘性对装置性能的影响最大,且随拖曳力系数和波幅的增加而单调增加。