振荡滑杆式波能装置振动特性优化与试验

根据振动特性对振荡滑杆式波能转换系统进行优化,通过降低质量、增加弹性系数的方法减小吸波浮体运动与波浪的相位差,可实现波能捕获效率的提高。将优化前后的模型进行对比性试验,试验结果表明:低惯性波能转换装置水动力学响应明显优于普通惯性波能装置,波浪能俘获效率大幅增加,测得最优俘获宽度比由29.85%提升至51.73%,且对工作环境的适应性大大增强,能在不同波况下保持较高的能量转换效率。     

振荡浮子式波浪能转换装置模型试验

讨论了一种振荡浮子式简易波能转换装置,并在华南理工大学港航实验室进行了模型试验.实验验证了该波能转换装置能量采集系统的性能稳定,在入射波激励时垂荡运动效果较好,能量转换效率较高,且该装置结构简单、建造成本较低.     

梯形摆式波能转换装置水动力性能研究

基于势流理论,采用频域方法对固定梯形摆式波能转换装置的水动力性能进行研究。由于摆式波能转换装置固有周期较长,在固有周期附近辐射阻尼系数较小,故波能转换效率并不高。在线性理论下研究波能转换装置的水动力性能时通常忽略非线性阻尼的作用,当波浪周期等于装置的固有周期且负载阻尼系数等于辐射阻尼系数时可获最大的输出功率。类似于船舶横摇,对摆式波能转换装置而言有必要考虑非线性阻尼的影响,分析非线性阻尼对最佳负载阻尼系数的影响及负载阻尼系数对摇幅及波能转换效率的影响。     

100 kW组合型振荡浮子式波浪发电装置能量转换系统研究

组合型振荡浮子式波浪发电装置由能量俘获系统与能量转换系统构成,其中能量转换系统直接决定整个装置的能量转换效率和发电功率。基于前期10 k W波浪发电装置的海试结果,对装置中的直驱型液压式能量转换系统进行结构优化,设计一种应用于100 k W波浪发电装置的蓄能型液压式能量转换系统,并研制"液压自调整控制系统",实现能量转换系统蓄能与放能过程的解耦控制。通过现场试验,验证优化后的能量转换系统在提高能量转换效率和维持过程平稳性上的有效性。基于该能量转换系统的能量输出特性,提出发电机带纯阻性负载时的"最大功率点跟踪"匹配负载计算方法,以及后续并网电力变换系统的拓扑结构设计,并通过Simulink仿真,验证方案的可靠性。     

浮体绳轮波能采集技术的研究与试验

采用滚动导管机构消除前期浮体绳轮波能装置主绳缆与导绳器间的接触和磨损,利用真空气缸收绳机构提高装置的收绳能力和可靠性。为研究改进后浮体绳轮波能装置的采集效率,基于有限水深Airy波理论和莫里森方程,利用Aqwa和Orcaflex进后浮体绳轮波能装置的质量、阻尼系数、收绳力等关键参数进行优化。常见海况下的优化计算结果表明:改进后的浮体绳轮波能装置具有较高的波能采集效率,且小浪下的装置最优采集效率高于大浪下的装置最优采集效率。     

底铰摆式波浪能转换装置实验研究

通过理论分析和物理模型实验相结合的方法,系统研究底铰接摆式波浪能转换装置在双向和单向2种不同PTO阻尼作用下的最大功率及俘获效率等水动力性能,同时探究不同浮力摆摆板形式对装置输出功率的影响。实验结果表明:浮力摆在双向阻尼下,装置的能量转换效率和受力特性均优于单向阻尼作用时,建议对底铰摆式波能转换装置施加双向阻尼。     

底铰摆式波能装置在斜向波中的水动力性能

采用特征函数展开和二维格林函数相结合的方法求解底铰等厚度摆式波能转换装置水动力系数及斜向规则波作用下的波浪扰动力矩。二维积分方程中奇异积分项采用复变函数解析法求解,因此同时适用于有限厚度及薄壁底铰摆板的水动力计算。通过与文献及与AQWA软件水动力计算结果的比较,验证程序的正确性。类似于船舶横摇运动,在固有周期附近粘性阻尼对摆式波能转换装置的性能有很大影响。通过在运动方程中添加粘性阻尼项考虑粘性阻尼的作用,并在此基础上给出最佳负载阻尼系数的估算公式,分析波向角和波高对装置最佳转换效率的影响。     

一种新型汽车尾气多通道热能发电系统

根据温差发电原理,设计了一种新型网格状通气管式的温差发电装置,实现对汽车尾气热能的再利用。通过优化温差发电装置的结构,改变了水箱结构,增加了废热通道数量,能够贴更多的温差发电片,从而提高转换效率。通过UG(计算机辅助设计软件)建立汽车尾气温差发电装置的理论模型,经过计算,当温差等于100℃时该装置的转换效率约等于5.67%。与其他温差发电装置进行比较,热油式温差发电器在260℃温差下最大热能转换效率可达4.389%,而汽车尾气温差发电器输出功率随着烟气温度的升高近似成线性递增,热能转换效率较低[1],通过比较得出,本装置不仅提高了转换效率,且达到相同转换效率时所对应的温差值也相应减少。     

波能热利用系统

波能热利用系统是高效回收冲击海岸的波能,并转换为热能进行有效利用的装置。系统由共振型波力转换装置透平发热装置、控制装置、计测装置等组成,系统基本构成如图。共振型波力转换装置把波能转换为空气流,发热装置由透平得到的旋转力驱动,并将产生的热以温水形式回收。     

波能利用型圆筒透空堤水动力特性实验研究

将波能装置与防波堤等海洋结构物相结合,将有助于提升其经济性,促进其应用。以一定间距平行排布多个圆筒振荡水柱装置（OWC）形成波能利用型圆筒透空堤,并基于二维波浪水槽物理模型实验对其水动力特性展开研究,重点关注筒间距、OWC吃水、波高对于波浪防护和波能转换的影响规律。结果表明：圆筒较为紧密排布时,高效波能转换的波频范围显著拓宽;较浅OWC吃水在获得近似波浪防护效果的同时波能转换性能更佳;波浪防护效果及波能转换性能受波高影响较小。波能利用型圆筒透空堤在实际应用时,应采用较小的筒间距和OWC吃水,以同时兼顾较好的波浪防护效果和波能转换性能。