波浪能转换装置主动控制研究现状与发展

波浪能是可再生的清洁能源,具有相当可观的发展潜力,但由于波浪的不规则运动等因素,波浪能发电系统的能量转换效率较低。本文关注于波浪能转换装置的主动控制,首先对波浪能发电原理进行了介绍,其次从波浪能转换装置控制模型的失配、未来波浪信息预测和能量输出系统的功率损耗三个方面,总结了近年来波浪能转换装置控制技术的现状与发展,最后指出了人工智能技术、多性能优化和阵列管理等方向是波浪能转换装置控制研究的发展趋势。     

摆臂浮子式波能装置的运动及能量转换性能

 海洋波浪能是一种清洁的海洋可再生能源,受到了广泛关注。设计和制作了一种摆臂浮子式波浪能实验装置,并在船模拖曳水池进行实验,以研究该装置的运动和能量转换性能。摆臂浮子式波浪能实验装置由两个浮子、两个摆臂以及机械传动装置和发电机组成,装置固定于拖车之上。通过水池实验测量不同工况下浮子的垂向运动加速度和发电机的输出电压,分析波高和周期对浮子运动的影响,计算装置在不同波浪条件下的能量转换效率。从实验结果可知,在波浪作用下,装置的垂荡运动性能较好,具有较高的能量转换效率。     

点头鸭式波浪能采集装置的数值模拟

为优化波浪能采集装置,以FLUENT软件为平台,建立了“点头鸭”和波浪水槽模型,对“点头鸭”在稳态均匀流和非稳态规则波作用下的水动力学特性进行了数值仿真。水槽中的规则波采用推板造波的方式生成,自由水面的追踪采用VOF方法确定。模拟得到了两种水流环境中“点头鸭”在受来流冲击时,鸭体所在区域的压力分布、速度分布以及鸭体所受波浪力的变化规律。结果表明,在均匀来流环境下,来流速度越大,鸭体所受波浪力越大,且随攻角增大而增大的趋势越发明显;在规则波环境下,鸭体所受波浪力近似呈周期性变化,其大小与攻角角度有明显关系,但并非呈单调变化。在所研究的工况中,攻角为60°时,鸭体所受的波浪力最大,此时“点头鸭”装置具有最大的可发电机械能。     

点吸式波浪能装置的功率特性研究

基于线性规则波理论针对固定式点吸收波浪能发电装置进行研究,通过数值计算,分析了锥形浮子与圆柱形浮子在无阻尼和有阻尼条件下在波浪作用下的运动规律,探索浮子的运动响应和装置的能量转换效率与浮子形状、波浪频率或周期以及PTO系统阻尼之间的内在关系,寻求进行固定式点吸收波能装置最优化设计的方法。通过计算和分析,提出了浮子结构和PTO系统阻尼特性对装置能量转换特性的影响规律,该结论可为点吸式波浪能转换装置的理论研究和工程应用提供参考和借鉴。     

跷跷板式波浪能装置阵列发电性能分析

波浪蕴含着巨大的能量,也具有较大的破坏作用.提出了一种跷跷板式的波浪能发电装置,采用双浮筒型的水面浮子结构形式,在水下设置垂直阻尼板.波浪激励浮子产生横摇运动,利用浮子与水下阻尼板的相对摇荡运动发电,结构简单,运行可靠.利用ANSYS-AQWA水动力分析软件计算了标准单体、大面积单体和多体阵列的发电性能,结果显示,在周...     

内置偏心转子式波浪能发电装置的动力学研究

内置偏心转子式波浪能发电装置是一种新型的波浪能发电系统,采用全封闭式结构,具有可靠性高、使用寿命长等特点.本文提出了内置偏心转子式波浪能发电装置的海况自适应能量输出方案,能够根据海况特点自适应地调整偏心转子的偏心距,从而提高能量输出效率和稳定性.针对波浪能发电装置的整体水动力学特性和内部偏心转子的机构动力学特性,建立了一种基于ABAQUS-XFlow联合仿真的动力学耦合分析方法,研究了偏心转子质量、摩擦系数、波浪参数等因素对偏心转子动力学特性的影响,并利用原理样机实验分析了随机波浪激励下偏心转子的动力学特性.其中,偏心转子的运动性能间接反映了波浪能发电系统的功率输出特性.结果表明:偏心转子质量是影响动力学特性的敏感因素,对其运动特征的影响呈现出非单调性规律;而偏心转子的运动对偏心转子与中心轴之间的摩擦系数的敏感度较低,且摩擦系数对偏心转子运动特征的影响呈现出单调性规律;波浪能发电装置受到随机波浪激励后,在垂荡和纵摇方向的运动幅值较大,在其他方向上的运动幅值相对较小,偏心转子有较大概率保持沿单一方向转动,且转动较为平稳,预期能够稳定捕获波浪能.相关研究结论对内置偏心转子式波浪能发电装置的...     

液压蓄能式波浪能装置发电系统的特性

分析了液压蓄能式波浪能转换器(WEC)的工作原理和优势;根据液压马达和永磁同步发电机的数学方程推导出了发电系统的4个基本特性,分析了蓄能器压力和发电机负载对转速、电压和功率的影响;针对液压蓄能式WEC发电系统的两种工作模式——恒电阻模式和恒转速模式,建立了液压蓄能式WEC发电系统的Matlab/Simulink仿真模型,并进行了仿真实验,结果验证了关于液压蓄能式WEC发电系统特性推理的正确性.     

双浮体波能装置的水动力计算与能量转换特性分析

 波浪能是一种可再生清洁能源,波浪能发电是开发和利用波浪能的主要形式。双浮体波浪能发电装置是一种结构简单、建造和安装成本较低的波浪能装置。为提高该类装置的可靠性和能量转换效率,本文针对其水动力性能和能量转换特性进行研究。基于线性波浪理论,建立装置的运动学方程,确定装置不同结构体的运动响应函数以及能量输出函数,并采用频域水动力数值方法,计算装置不同结构体的水动力系数,获得不同条件下位移幅值和输出功率随波浪频率的变化曲线。经过计算与分析,获得波浪作用下装置的运动规律和能量输出受波浪频率、PTO 系统阻尼系数以及装置的结构和材料等因素的影响规律。     

立轴式大风车及其受力分析

立轴式大风车是我国古代一项杰出的发明，它有很多卧式风车无法比拟的优点，曾出现于中国天津及苏北地区，遗憾的是它已几乎绝迹了，国内外许多学者都曾提及过，但却对其结构特点，工作原理，风帆张挂方式没有详细研究，更没有作过受力分析，本文正是填补了这一空白，对其受力情况，动态性能，有效功率进行了分析和研究，对塘沽型及沟墩型两种大风车进行了比较。     

振荡浮子式波能装置波浪爬升特性试验

复杂海洋环境下振荡浮子式波能装置与波浪相互作用过程中,浮子迎浪侧会发生波浪爬升等非线性现象,严重时波浪会越过浮子顶部,这对波能装置的发电效率及工作性能产生不利影响.设计并进行了规则波作用下垂荡浮子迎浪侧波浪爬升特性的物理模型试验,探讨了波浪周期、常数PTO(能量摄取,power take-off)阻尼以及不同周期下改变...     

浮子式波浪发电控制策略研究

介绍了各种典型的波浪发电系统,并提出了一种新型浮子式波浪发电装置.为实现该装置的最大波能捕获,总结比较了几种现有的控制策略,并分析了它们各自的适应性.同时,提出了变特性曲线控制策略,它可以使系统的输出功率明显提高,也能够保持较低的电磁转矩变化率.仿真表明,所提出的控制策略适合在新型浮子式波浪发电装置中应用.     

中心力场中粒子能量本征值和径向波函数的数值计算

讨论微观粒子在中心力场中运动时,能量本征值和径向波函数的数值计算,并给出几个典型实例。     

钾热离子换能器

本文探讨用钾做热离子换能器。测定了钨在钾蒸汽中的电子发射，同时测定了低压钾热离子 换能器的伏安特性和效率。结果表明其效率与铯热离子换能器相近。     

液力变矩器性能分析

应用计算流体动力学 (CFD)方法 ,采用非结构网格和稳态交互面技术模拟了液力变矩器三维内流场 ,并与试验相对照 ,验证了数值模拟的正确性 .分析了泵轮、涡轮进口面、中弦面、出口面的流场特征形态及中弦面的二次流动现象 ,计算了泵轮、涡轮进口面至出口面能量损失分布 ,分析了涡轮叶片动量矩的分配 .     

波浪作用下环形管的塌陷

讨论截面为圆形的环形管 ,在波浪作用下 ,以及因初始裂缝 ,初始变形 ,外部超压的联合影响而产生的局部塌陷问题 ,并给出算例。     

轿车用液力变矩器性能试验分析

介绍了液力变矩器性能计算机测控试验台的组成结构及工作原理，在搭建的液力变矩器试验台上，对无级自动变速车辆液力变矩器进行了性能台架试验研究，建立了液力变矩器数学模型，为进一步研究和开发设计基于液力变矩器装置自动变速汽车传动系统奠定了基础。