混合型波浪能轉(zhuǎn)換裝置及其能量輸出系統(tǒng)研究.pdf

1、獲得長(zhǎng)時(shí)間、持續(xù)、多維度的海洋環(huán)境數(shù)據(jù)是認(rèn)識(shí)、開(kāi)發(fā)、利用和保護(hù)海洋的基礎(chǔ)，水下無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)海洋數(shù)據(jù)獲取的重要手段之一。水下無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本組成單元，起著數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、聲學(xué)通訊和組網(wǎng)等諸多作用。本文對(duì)所設(shè)計(jì)的采用蓄電池供能的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了海試，針對(duì)實(shí)驗(yàn)中節(jié)點(diǎn)所體現(xiàn)的不足之處，提出了一種基于混合型波浪能發(fā)電裝置供能的能源替代方案，以期實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)能夠在水下長(zhǎng)期連續(xù)工作和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞的功能。

2、　　本文首先介紹了海試的基本情況，并對(duì)目標(biāo)海域流場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量，海試結(jié)果表明設(shè)計(jì)方案和流場(chǎng)反演方法是可行的;為了進(jìn)一步優(yōu)化節(jié)點(diǎn)的功能，提出了基于波浪能供能的能源替代方案，該能源替代方案一方面通過(guò)水面浮體在波浪下的運(yùn)動(dòng)為節(jié)點(diǎn)提供電能，另一方面處于水面的浮體能夠與衛(wèi)星通訊，從而將水下節(jié)點(diǎn)獲取的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞給岸基。
　　然后在線(xiàn)性阻尼條件下，對(duì)裝置發(fā)電機(jī)理和實(shí)現(xiàn)最佳能量俘獲時(shí)所應(yīng)滿(mǎn)足的條件進(jìn)行了研究，結(jié)果表明裝置在滿(mǎn)足頻率匹配和阻尼匹配時(shí)

3、能夠達(dá)到最佳能量俘獲狀態(tài);進(jìn)一步地通過(guò)有限元分析的方法計(jì)算了裝置浮體本體的固有頻率和各階模態(tài)振型，結(jié)果表明通過(guò)改變裝置物理參數(shù)能夠提高能量的俘獲效率，但效果并不理想，要想完全滿(mǎn)足頻率匹配則裝置的尺寸將變得十分巨大，在工程實(shí)現(xiàn)上并不現(xiàn)實(shí)，通過(guò)研究能量輸出系統(tǒng)阻尼來(lái)提高效率將是可行性最強(qiáng)的措施之一。
　　進(jìn)一步地，通過(guò)數(shù)值計(jì)算的方法重點(diǎn)研究了混合型波浪能轉(zhuǎn)換裝置的液壓式能量輸出系統(tǒng)的性能，并對(duì)重要元件蓄能器的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明實(shí)