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。     

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。     

直接驱动浮子式波浪能转换装置频域模拟研究

基于线性波理论,仅考虑浮体的垂荡运动,并假设能量输出系统是线性的,建立直接驱动的浮子式波浪能转换装置频域运动方程,获取该系统的频率响应函数,推导该系统能量俘获宽度在规则波和随机波浪条件下的表达式,研究浮体形状、频率响应函数、能量输出系统阻尼系数及海洋波浪条件对能量俘获宽度的影响。数值算例结果表明:系统固有频率与波谱谱峰频率越接近,频率响应函数的幅值越大,能量输出系统的阻尼系数越大,则系统的能量俘获宽度越大。     

新型浮筒式波浪能发电装置试验研究

设计研发一种新型浮筒式波浪能发电装置,并对其进行试验研究。采用1∶16的缩尺比制作模型,通过不同输水管径及不同波浪条件的模型试验分别研究输水管径、波浪高度、波浪周期这3个因素的变化对新型波浪能发电装置输水流量、上水量、一二级能量俘获效率的影响特征规律,为实际建设波浪能发电装置提供可靠的设计依据。试验结果表明:随着输水管径的增大,流量、上水量、能量俘获效率呈一致增大的趋势;随着波高的增大,流量、上水量均有所增加,但能量俘获效率反而减小,而波浪周期的变化对三者的影响幅度较为稳定。该模型试验中,所设计新型浮筒式波浪能发电装置的俘获效率最高可达37%,证明新型浮筒式波浪能发电装置是一种具有竞争力的方案。     

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。     

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。     

液压式波浪能装置能量转换系统研究

波浪能转换装置由能量俘获系统与能量转换系统构成,其中能量转换系统是提高波浪能利用效率的关键环节。以鸭式波浪能装置的能量转换系统为研究对象,介绍液压式能量转换系统组成,分析系统结构及工作原理,提出判断目前系统组成合理的依据,最后采用交叉组合试验对比,得出如何设计选择系统发电机及负载类型。试验现象及数据表明,采用永磁同步发电机(PSMG)及蓄电池组的液压能量转换系统较之其他组合的液压系统在效率和可靠性方面有了明显的改进,如发电品质优,系统稳定性高,对系统设备冲击性小,发电效率及电能利用率高,有利于降低维护成本,符合鸭式波浪能装置实海况试验要求,对波浪能实海况试验样机研发意义重大。     

串联直驱浮子式波浪能发电装置能量捕获研究

以振荡浮子式波浪能发电装置为研究对象,探讨在串联不同数量直线发电机的情况下装置在规则波中的能量捕获情况。基于势流理论,并考虑垂荡运动,建立浮子与电机的耦合运动方程,应用四阶龙格库塔法数值求解,得到能量捕获宽度比,并对能量输出系统质量比和弹簧刚度系数的影响进行研究,对串联不同数量直线发电机情况下能量捕获的差异进行分析。结果表明:适当选取参数,串联装置可在波浪频率较低时比单个发电机的装置捕获更多能量,同时能量吸收频谱带宽增加。     

具有波浪能转换功能的浮式防波堤性能研究

文章对具有波浪能转换功能的浮式防波堤性能进行评估。根据有限元空间离散法和VOF技术建立二维数值波浪水槽,模拟波浪和浮体之间的相互作用以及浮体的运动,同时记录浮体前后的波高,讨论浮子尺寸和阻尼系数对波浪透射系数和波浪能提取效率的影响。结果表明:波浪透射系数随着阻尼系数的增加而减小;在文章研究的浮子尺寸范围内,最大能量提取效率和最佳阻尼系数都随着浮子尺寸的增加而增加。     

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。