水下裝置利用波浪能發(fā)電的方案研究.pdf

1、海洋面積占地球表面積71％，是人類未來的生存空間。海洋世界變化莫測，人們需要強(qiáng)大的海洋觀測手段。深海探測是海洋觀測的重要內(nèi)容，僅靠電池?zé)o法保證水下裝置的長時(shí)間運(yùn)行，需要研究能夠就地實(shí)時(shí)為水下裝置供電的技術(shù)方案，其中一大類就是采用波浪發(fā)電的方案。直驅(qū)式波浪發(fā)電是將發(fā)電設(shè)備與水體浮子直接連接，不需要中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)簡單體積小巧，因而成為新的研究熱點(diǎn)。
　　 論文將直驅(qū)式波浪發(fā)電分為機(jī)械振蕩模型、波浪理論模型和機(jī)電系統(tǒng)模型三部份研

2、究，三個(gè)模型分別建立在機(jī)械振蕩理論、線性波理論和線性機(jī)電阻尼模型基礎(chǔ)上。由于波浪能量隨著水深而快速減少，因此論文研究方案分為兩類，一類是采用在靠近水下裝置的地方設(shè)計(jì)發(fā)電裝置，就近為水下設(shè)備供電，另一類是采用在水面設(shè)計(jì)發(fā)電裝置，通過電纜為水下設(shè)備供電。論文研究了水下發(fā)電方案中的水下氣腔-活塞結(jié)構(gòu)和水下潛體結(jié)構(gòu)，水面發(fā)電方案中的單振蕩結(jié)構(gòu)和雙振蕩結(jié)構(gòu)。通過建立原理模型，推導(dǎo)數(shù)學(xué)方程，得到設(shè)計(jì)參數(shù)遵循的關(guān)系式，計(jì)算并討論其設(shè)計(jì)方法和性能特點(diǎn)。

3、經(jīng)過分析討論知道，由于波浪壓力在水面下快速衰減的特點(diǎn)，水下氣腔-活塞結(jié)構(gòu)的效率較低，需要在大功率發(fā)電情況下應(yīng)用才能抵消其建設(shè)成本;而水下潛體方案由于結(jié)構(gòu)對(duì)波浪不敏感，很難在實(shí)際中得到應(yīng)用。另一方面，水面發(fā)電方案雖然離水下設(shè)備較遠(yuǎn)，但是發(fā)電效率較高。論文討論了單振蕩結(jié)構(gòu)的共振設(shè)計(jì)與浮子尺寸的關(guān)系、非共振設(shè)計(jì)裝置參數(shù)的設(shè)計(jì)、裝置穩(wěn)定性設(shè)計(jì)等問題。論文還研究了雙振蕩結(jié)構(gòu)在波浪發(fā)電中的應(yīng)用，得出雙振蕩結(jié)構(gòu)比單振蕩結(jié)構(gòu)有更寬的波浪工作周期的結(jié)論。