面向新型波浪壓電換能裝置的理論建模與分析.pdf

1、碩士學(xué)位論文面向新型波浪壓電換能裝置的理論建模與分析TheoreticalModelingandAnalysisofNovelWaveEnergyPiezoelectricGenerator作者姓名：塑8斐學(xué)號：210Q壘咝完成日期：一2Q!蘭生墨目大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要近年來，隨著海洋資源不斷被開發(fā)，無線傳感網(wǎng)技術(shù)在海洋監(jiān)測中發(fā)揮著巨大的作用。但無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)較

2、多，且分布范圍很廣，造成了能量供給的困難。本文提出了一種新型的波浪能壓電發(fā)電裝置，并對其主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建模分析，分析了裝置的主要參數(shù)對壓電雙晶梁產(chǎn)能的影響。首先，提出了一種基于阻尼板式的波浪壓電換能裝置。初級換能采用點(diǎn)吸收式結(jié)構(gòu)，中間換能采用機(jī)械式結(jié)構(gòu)，次級換能采用旋轉(zhuǎn)壓電發(fā)電機(jī)的形式；旋轉(zhuǎn)壓電發(fā)電機(jī)內(nèi)部采用圓周陣列壓電雙晶梁的布局，采用無接觸永磁激勵的方式激勵壓電懸臂梁產(chǎn)生振動，裝置整體結(jié)構(gòu)簡單。其次，采用基于線性勢流理論的邊界元法求

3、解波浪壓電換能裝置的水動力問題。使用WAFDUTl4程序求解作用在浮體上的一階波浪力，浮體的輻射阻尼與附加質(zhì)量；采用Morison公式計(jì)算阻尼板所受的流體阻尼力；分析了帶有旋轉(zhuǎn)夾角的永磁鐵之間作用力的計(jì)算方法。再次，建立了主要包括振蕩浮子一阻尼板、齒輪齒條、旋轉(zhuǎn)壓電發(fā)電機(jī)的理論模型，得出了動力學(xué)方程，求解了整個系統(tǒng)的運(yùn)動響應(yīng)，分析了彈簧剛度、阻尼板尺寸對系統(tǒng)能量輸出的影響，進(jìn)一步計(jì)算了波浪周期、波高對系統(tǒng)能量輸出的影響；分析了裝置的整機(jī)

4、換能效率，在波高薩18m，阻尼板尺寸L=I8m，彈簧剛度k=400N／m的條件下裝置總計(jì)效率為205％。最后，為波浪壓電換能裝置設(shè)計(jì)了系泊系統(tǒng)，系泊線的分析采用懸鏈線模型，介紹了系泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程；對系泊系統(tǒng)分別進(jìn)行了靜態(tài)分析和動態(tài)分析，分析比較了不同數(shù)目的系泊線對垂蕩響應(yīng)、裝置產(chǎn)能的影響，在無系泊線、單根系泊線、兩根系泊線的方式下，振蕩浮子與阻尼板之間的相對運(yùn)動只有輕微的差別，因此壓電雙晶梁產(chǎn)生的能量差別也很小。關(guān)鍵詞：波浪能；無線傳