涡激振动潮流能转换装置中的介电弹性体发电技术研究

发布时间：2017-11-02 15:33

  本文关键词：涡激振动潮流能转换装置中的介电弹性体发电技术研究

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【摘要】：随着经济和社会的快速发展,各国对能源的需求量越来越大。能源正式成为制约社会发展的因素,也影响着人们生活的各个方面。人们对于争夺能源的矛盾也越演越烈,同时开发新能源就成为了一项迫在眉睫的任务。潮流能是海洋能中比较好开发的一种能源,具有资源丰富、可预测性大、无污染的特点而备受世界各国的关注。本文将从涡激振动获能装置原理出发,设计一种可以适应低流速下的潮流能发电装置。首先,从各国介电弹性体和涡激振动的研究现状出发,研究介电弹性体的发电原理和涡激振动装置的获能原理。然后根据涡激振动原理设计获能装置的机械结构,使装置能够把潮流能的能量转换成上下运动的动能,并进行水槽实验验证了方案的可行性。根据介电弹性体的发电原理和过程,设计圆环形状的发电单元模型。并通过理论分析进行优化发电单元的内外框直径以及介电弹性体薄膜预拉伸倍率等参数,以能更好的进行发电实验。还对介电弹性体换能单元的电学模型进行分析,得出它的等效电学模型。设计专门的介电弹性体实验平台对介电弹性体的力学性能和发电性能进行实验研究。并在涡激振动获能装置的基础上进行机械结构改进,使介电弹性体发电单元与涡激振动获能装置结合起来,并在水槽进行了模型试验,使潮流能能够通过涡激振动获能装置带动介电弹性体换能单元发电模块循环工作进行发电,总结出介电弹性体在涡激振动获能装置上发电的规律。本文通过对介电弹性体的发电原理的研究,对换能单元进行设计以及相关性能的优化计算,初步确定了介电弹性体在涡激振动获能装置上发电的设计方法和设计思路,为介电弹性体发电性能分析提供了理论指导,有益于推进介电弹性体在发电应用上的商业化与产业化的脚步,加快新能源的开发的步伐。
【关键词】：潮流能 涡激振动 介电弹性体 理论分析 模型试验
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM612
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 主要符号说明8-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 涡激振动与介电弹性体应用研究现状12-16
• 1.3 研究内容与意义16-19
• 1.3.1 研究内容16-18
• 1.3.2 理论意义和应用价值18-19
• 2 涡激振动获能装置原理与水槽试验19-23
• 2.1 涡激振动获能装置原理19-20
• 2.2 涡激振动获能装置与试验20-22
• 2.3 本章小结22-23
• 3 介电弹性体发电原理与换能单元设计23-31
• 3.1 介电弹性体发电原理23-25
• 3.3 换能单元的设计25-29
• 3.4 电极的制备29
• 3.5 换能单元的制作流程29-30
• 3.6 本章小结30-31
• 4 等效电学模型的建立与分析31-41
• 4.1 等效电学模型31-32
• 4.2 绝缘电阻32-34
• 4.3 等效串联电阻34-37
• 4.4 等效电容37-39
• 4.5 本章小结39-41
• 5 介电弹性体性能测试41-64
• 5.1 换能单元的工作循环41-42
• 5.2 试验平台设计及其制作42-47
• 5.2.1 实验平台机械结构设计42-43
• 5.2.2 实验平台电路设计43-47
• 5.3 介电弹性体性能测试试验47-63
• 5.3.1 换能单元的力学有限元分析47-49
• 5.3.2 EAP弹性试验49-53
• 5.3.3 介电弹性体换能单元发电性能试验53-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6 换能单元结合涡激振动潮流能装置实验64-69
• 6.1 实验装置的结构设计64
• 6.2 介电弹性体换能单元水槽实验64-68
• 6.3 本章小结68-69
• 7 总结与展望69-71
• 7.1 论文主要研究内容69-70
• 7.2 本文不足与展望70-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76
• 个人简历76-77
• 发表学术论文77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 闫华;张杰;杨征宇;刘卫;;介电弹性体机电性能测试系统的研制[J];机械设计与制造工程;2014年01期

2 罗华安;王化明;游有鹏;;介电弹性体圆柱形驱动器静态特性分析[J];农业机械学报;2012年09期

3 袁同燕;王化明;;DEAP换能器的能量转换研究[J];机械制造与自动化;2012年04期

4 董婧;宗智;李章锐;孙雷;陈伟;;两自由度运动圆柱绕流的离散涡方法模拟[J];船舶力学;2012年Z1期

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6 张s，

本文编号：1132152