摆动叶片式波浪能发电装置的性能研究

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能源在社会经济体系中占据着重要的地位。随着化石燃料的大量使用,资源和环境问题日趋严重,可再生能源越来越成为人们研究的焦点,海洋能作为可再生能源的重要组成部分,也越来越受到人们的重视。  海洋能中的波浪能在开发过程中对环境影响小且以机械能的形式存在,是近阶段海洋能领域研究的主要方向之一。摆动叶片式波浪能发电装置利用海浪上下波动推动摆动叶片双向吸收海浪波能,并将其直接转换为单向的机械旋转运动,具有结构简单,能量转换效率高等特点。摆动叶片式波浪能发电装置性能的研究,可以优化装置结构,提升其俘获宽度比和波能转换效率,对于推动海浪能发电技术的发展,促进海浪能资源的开发利用具有重要的理论和现实意义。本文研究内容主要包括以下几个方面:  (1)叶片水动力学性能  基于线性波理论,对装置进行受力分析。结合波浪力学和工程流体力学的知识,推导出计算装置叶片所受的转矩和转速的公式,从而得到装置的发电功率和波浪能拾取率。  (2)装置结构性能  在保证装置能够正常工作的情况下,为了获得较大的发电功率,通过理论分析和有限元模拟,对叶片的摆角、截面和形状进行优化,以期得到最佳的摆角、截面和形状。  (3)装置性能与波浪参数的关系  不同参数的波浪对发电装置的影响程度并不相同,通过分析波浪参数与装置性能的关系,研究了频率、振幅、装置尺寸与波浪力的关系。  (4)以船舶为载体的装置分析与研究  为了促进清洁能源在船舶中的应用,结合波浪运动和船体运动的特点,基于线性波理论,研究并推导了摆动叶片式波浪能发电装置以船舶为载体时的波浪能拾取率公式,并进行了相关试验。
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