基于介电弹性体振荡水柱式波能发电理论研究

发布时间：2021-01-25 23:17

　　传统振荡水柱波浪能发电装置利用透平发电机发电,长时间工作在海边潮湿环境中,装置寿命较短,维修困难,难以满足无线传感网对持久稳定电力的需求。本文提出了一种基于介电弹性体材料振荡水柱式波浪能发电装置模型,该装置模型由波浪能采集部分和发电部分组成,发电部分利用介电弹性体发电机代替传统空气透平发电机,由于介电弹性体材料具有能与能量源直接耦合的优点,因此该装置在简化传统装置基础上提高装置寿命。基于势流理论,建立振荡水柱与气室内压强的动态模型计算出装置气室内压强,该压强作用在介电弹性体薄膜上驱动其形变,为验证薄膜产生形变量的理论计算正确性,本文对气室顶部结构进行有限元分析,仿真结果与计算结果较好吻合,基于此理论分析模型确定介电弹性体薄膜形变最大时的参数取值,求解出该装置的一个周期内产生的发电量以及发电量随参数的变化关系。根据流体速度势和色散方程,求解出水下各点压强,分析气室入口前墙处压强,确定气室内振荡水柱运动方程和气室内压强理论计算公式,公式显示入射波要素对气室开口处压强以及气室内压强影响较大。取C0=1.37e9Pa·m2,y取1.4,水深Hb为8m,假设装置前墙吃水深度为3m,气室宽12m,... 

【文章来源】：山东科技大学山东省

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１各类波浪能发电装置??Ｆｉｇ．?１－１?Ｗａｖｅ?ｐｏｗｅｒ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅｓ??筏式波能发电装置是由若干漂浮筏体铰接在一起，筏体随波浪运动而反复??，

绪论??１．２波浪能发电装置研究现状??全球许多国家都已经成功研发出了各类波浪能发电装置，如图１－１所示，??主要分为振荡浮子式、海蛇式、点头鸭式、离岸越浪式和振荡水柱式等几种类??型［２］。??（１）筏式?（２）点吸收式?（３）浮力挖动式??ｓ??（ｉ＞振荡水柱式?（５）收缩波道式?（６）淹没压力差式??ｒ夢??（７）离岸越浪式?（８）点头鸭式??图１－１各类波浪能发电装置??Ｆｉｇ．?１－１?Ｗａｖｅ?ｐｏｗｅｒ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅｓ??筏式波能发电装置是由若干漂浮筏体铰接在一起，筏体随波浪运动而反复??摆动，利用压缩活塞产生的机械能驱动发电机产生电能。??点吸收式又称振荡浮子式波浪能发电装置，利用浮子为载体，将吸收波浪??能转换为机械能驱动电机发电。振荡浮子式发电装置能量转换效率较高，发电??装置位于水面之上，成本较低，但浮子受冲击较大，易损坏。??浮力摆式波浪能发电装置是利用摆体随波浪运动左右摆动，摆体吸收波浪??能，并转换成机械能，机械能作用在压力泵上驱动发电机发电。摆体规律运动??与波浪推力大、频率低的特点吻合

?ｆ??揭??图１－６?Ｓｉｍｏｎｅｔｔｉ的振荡水柱波浪能转换装置物理实验模型??Ｆｉｇ．?１－６?Ｓｉｍｏｎｅｔｔｉ＇ｓ?ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ?ｗａｔｅｒ?ｃｏｌｕｍｎ?ｗａｖｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ??ｍｏｄｅｌ??６??


本文编号：3000059