无人水下航行器摆式发电装置设计与研究

针对海洋无人水下航行器能源供给需求,设计了一款小型化摆式发电装置,该装置搭载在无人水下航行器内部,受波浪、海流、潮汐等影响,航行器产生摆动,获取海洋动能,并将其转换成稳定的电能。详细论述了摆式发电装置的工作原理、系统结构和设计方案,建立了系统机电耦合动力学仿真平台进行仿真分析,并开展了样机试验验证。研究结果表明:该摆式发电装置设计是可行的,实现了电能稳定输出,有效发电效率达到了24.40%。

新型浮力摆式波浪能发电装置波-电动力学建模和时域特性分析

主动共振浮力摆式波浪能发电装置通过调节内部配重位置实现共振发电。本文以基于机械式动力输出系统(Power Take-off,PTO)的主动共振浮力摆式波浪能发电装置为研究对象,构建波-电时域动力学模型并验证模型可行性,该模型的非线性特征主要体现在正弦函数形式的静水回复力矩及止动力矩中。进一步,研究自振周期同不规则波能量周期一致的共振状态下,不同负载形式及取值大小对装置时域响应曲线、时均功率和效率的影响。研究结果表明:不同负载设置对俘获宽度比的影响大于PTO传动效率。阻性负载值过大或过小均会削弱俘获宽度比,使有功时均值和发电效率下降,共振状态下,负载的感性或容性成分会使发电机产生大量无功,且无功有正有负,感性或容性成分能有效削弱俘获宽度比、有功时均值和发电效率。

摆式波浪发电装置一级转化效率模型试验研究

一级转换装置是一个波浪能发电装置中的关键技术,而如何提高能量转化效率,是一级转换过程研究的重点问题。为确定一级转换装置的能量转化效率与哪些因素有关,对摆式波浪能发电装置的摆板机构进行了模型试验研究,测试了摆板模型在多种波浪条件下的动力响应参数,确定了摆板的动力输出特性及其控制因素;测试了在极限波浪作用下,摆板模型装置的受力状况。通过试验,为摆式波浪能发电装置的设计提供了必要的参考依据。

“Petrel”(海燕)浮力摆式波浪能发电装置外观设计

本文通过了解以英国"Oyster"(牡蛎)浮力摆式波浪能发电装置为主的几款摆式波浪能发电装置,在其原理基础上对它的一级能量收集装置即摆板进行再设计,旨在通过对摆板的外观设计来达到提高其波浪能收集率,进而增加发电量的目的。怀揣如此的目标,"Petrel"(海燕)浮力摆式波浪能发电装置的设计构想应运而生。

层次分析法在波浪能发电装置选型中的应用

"多浮摆式"波浪能发电装置是利用多个摆板系统以提高能量捕捉性能的发电装置。比较国外发展较成熟的3种"多浮摆式"波浪能发电装置的特点,根据福建沿海海域的海况,运用层次分析法选取了一种适宜该海域的装置,为目前波浪能发电装置的改进和研究提供参考依据。

浮摆式波能发电装置浮体系统的数值模拟

描述了浮摆式波能发电装置中浮体系统的收集原理,并对浮体系统的具体结构参数进行说明;在Workbench平台DesignModeler模块的基础上,对浮摆式波能发电装置中的浮体系统进行建模;对仿真过程中AQWA用到的基本方程、初始条件和需注意的事项进行了分析说明;并基于AQWA水动力学计算软件,对浮体的附加质量、辐射阻尼和RAO值进行计算,分析模拟了三种变化波况下浮体的运动响应情况,对浮箱的最大采集效率进行估算。仿真计算结果发现:1浮体的垂荡振幅大于浮箱的垂荡振幅,辐射阻尼随波浪频率的增大而增大,附加质量随波浪频率增大而缓慢减小;2周期和波高分别影响垂荡波形图的宽度和高度,周期较小时,应该注意锚链的疲劳断裂;3浮箱的最大采集效率为42.8%。