组合型振荡浮子波能发电装置物理模型试验研究

摘要

随着经济的高速发展、人口的快速增长和社会的快速进步，能源的价值越来越重要。振荡浮子波能发电装置在欧洲被称为第三代装置，由于结构与波浪直接接触获能，因此能量转换效率较高，可在不同水深条件(特别是超过40m的深水区)下工作。
　　 本文在已有资料基础之上，设计出将浮子上下运动转化为单向转动的能量传动机构，完成了装置物理模型的设计和加工，并通过物理模型试验的方法对振荡浮子波能发电装置的捕能效果进行了深入的分析研究。
　　 本文通过水工物理模型试验的方法首先分析了圆柱型浮子，通过对比不同排水体积、不同直径和不同淹没深度下浮子的运动状况和发电功率，得出浮子发电功率与浮子各尺寸的关系；然后选取一组浮子分析不同波浪要素对浮子运动和发电功率的影响。分析结果表明，浮子发电功率与浮子直径、淹没深度和排水体积有密切关系，并具有一定联动性；波浪要素中波高对浮子发电功率的影响要比周期的影响大，并且存在敏感周期。
　　 在对比圆柱型浮子和楔形浮子的过程中，本文发现楔形浮子更容易吸收波浪能，对波浪的适应性更好。在能量转换效率方面，本文分析了能量一级转换效率，结果表明，楔形浮子的一级能量转换效率要明显高于圆柱型浮子。对于同一种浮子，能量一次转换效率方面，在不考虑启动问题和敏感周期的情况下，能量一次转换效率随波高增加而降低，随周期增加而降低；在敏感周期下，浮子的能量一次转换效率会降低。
　　 本文运用水工物理模型试验的方法探讨浮子的水动力性能以及发电功率的对比情况，为装置的海试以及推广应用提供依据。