波浪能发电装置垂荡浮子PTO系统的建模与计算

为了便捷求出垂荡式波浪能发电装置垂荡浮子的平均功率,对现有的设计计算方法进行了研究。基于波浪理论和Froude-Krylov假定法求解波浪力,应用单自由度有阻尼系统受迫振动理论,将波浪激励力作为对垂荡浮体的输入动力,将发电机的电磁阻力作为主要的阻尼力,建立了质量-弹簧-阻尼振动力学模型,确定了垂荡浮子响应的计算方法,并对实际波浪能发电装置垂荡浮子Power Take Off(PTO)系统列举出计算实例。在算例基础上,对假设条件进行了扩展,应用频率响应曲线、MATLAB软件做出不同参数条件下平均功率三维曲线和输出平均功率数值表,清晰地表明了系统响应状况。研究显示,在波高和频率比一定的条件下,PTO系统平均机械功率随着浮体质量和阻尼力矩的变化具有峰值,围绕峰值区域设计装置的各项参数,能够取得较理想的效果。该建模与计算方法可为实际工程优化设计提供参考。

随机波作用下圆柱形垂荡浮子水动力行为的数值研究

建立随机波作用下垂荡浮子三维水动力数学模型,并与随机波理论频谱和随机波作用下垂荡浮子试验数据进行有效验证。利用验证后的模型对不同波况下,不同高度的圆柱形浮子垂荡行为进行计算分析,发现:1)浮子密度500 kg/m^3时,浮子上行的最大速度略小于下行的最大速度,浮子上行的时间略大于下行的时间。2)随有效波高增加,浮子有效位移增加;随着谱峰周期增加,浮子有效位移基本呈现增加的趋势。有效波高较小时,谱峰周期对浮子有效位移的影响不大;有效波高较大时,谱峰周期对浮子有效位移的影响较大。3)浮子密度保持不变时,浮子高度对其有效位移的影响不大。

基于振荡浮子式波能转换装置的PTO装置设计与研究

本文主要介绍一种基于振荡浮子式波能转换装置的新型PTO装置,该装置相比现有的基于垂荡浮子的PTO能量转换装置能够更高效地摄取并利用波浪能,大大提高能量转换的效率。