三自由度波浪能捕获装置性能与实验分析

摘要

海洋波浪能是一种储量丰富的清洁能源,开发利用波浪能给海洋装备供电前景广阔。以小型直驱式三自由度波浪能捕获装备为研究对象,对不同周期来波和不同转动中心位置组合工况下的俘获宽度比进行了研究。首先建立了装置捕获波浪能并转换为电能的频域和时域动力学模型,探明了转动中心变化会对装置的回转刚度和所受到的波浪激振力造成改变,影响其动态响应。进而以理论模型为基础,对不同工况下装置的电压输出进行了数值计算。最后,试制了1:12.5小比例样机,并在循环水槽中进行实验,计算和实验结果表明,转动中心的改变几乎不影响垂荡方向的电压输出幅值,但能改变纵摇方向的固有频率。装置的俘获宽度比在T=1 s,d=-5.0cm时达到最高,约为28%。