振荡浮子波能装置研究microsoft word 文档

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1、振荡浮子波能装置研究作者:苏永玲游亚戈黄忠洲更新时间:1970-01-0108:00:00转贴自:中国能源网随着经济和社会的发展，人类对能源的需求量越来越大，而全球的能源储备量却是有限的，特别是本世纪七十年代出现的原油危机，使人们清醒的认识到能源问题在国民经济和社会发展中的重要作用。为了解决能源供应在社会发展中的瓶颈问题，寻找替代的可再生能源已经成为全球的共识。海洋波浪能作为一种清洁的可再生能源，长期以来，世界各国投入了大量的人力和财力对其进行了研究。　　在二十世纪七十年代以前，波浪能利用研究的活动主要是波能转换装置的发明。八十年代以后，研究进人了以实用化、商品化为目标的应用

2、示范阶段。较早提出的某些影响很大的装置，如鸭式、海蚌式、筏式装置几乎停止研究；而振荡水柱（OWC）式波能系统成为主攻方向。从1984年以来建成的大部分装置都是振荡水柱式波能装置，如挪威500KW岸式波能装置，英国的75kw岸式波能装置，英国的500KW岸式波能装置，葡萄牙500KW岸式波能装置，欧共体的OSPREY号，日本MightyWhale号漂浮式波能装置，印度150KW沉箱式波能装置，中国3KW、20KW岸式振荡水柱波力电站以及最近建成的100KW岸式振荡水柱波力电站。振荡水柱式波能装置之所以受到波能界的普遍重视，是因为该类型装置以气室里的空气作为媒介传递波能，避免较脆

3、弱的机电部分直接与波浪接触，减少了波浪的破坏性，使装置的可靠性增加。但该类型装置目前存在的缺点也很明显：（1）建造费用昂贵、施工困难。振荡水柱式波能装置需要建造气室，而建造气室所花的费用占了波能装置总费用的l/3以上。若是岸式振荡水柱式波能装置，还存在着建造难度大、风险大的问题，许多装置在建造过程中都遇到挫折，很少有一年内建成的。（2）转换效率低下。该装置通过压缩空气驱动透于对外做功，往复流中空气透平的效率较低（约为30％左右）。振荡水柱式波能装置由于造价昂贵，转换效率较低两大缺点，在价格上用户难以承受，不易形成市场。　　本文研究的振荡浮子式波能转换装置是一个岸式波能装置，它

4、采用振荡浮子作为波浪能的吸收载体，然后将浮于吸收的能量通过一个机械或液压装置转换出去，用来驱动电机发电。振荡浮子式波能装置由于省去了建造气室的昂贵开支，从而在同等装机容量下的成本低于振荡水柱式波能装置，其施工难度也大大降低。通过对振荡浮子式波能装置一级转换效率（即浮子效率）的实验还可以看出其一级效率与振荡水柱式波能装置一级转换效率（即气室效率）相当，但其二级转换效率（包括水泵、管路、水轮机的总效率，约大于80％）远大于振荡水柱式波能装置二级转换效率（即透平效率约为30％），从而其总效率较振荡水柱式被能装置总效率有很大的提高。由于振荡浮子式波能装置克服了振荡水柱式波能装置的两个

5、致命弱点，因此对它的研究是为波能装置向实用化发展进行的有益尝试。  实验装置　　　实验在中国科学院广州能源研究所的造波水槽中进行。水槽长40m，宽1．2m，水深0．85m，一端装有计算机控制的变频电源伺服电机驱动的推板式造波机，可按给定函数造出规则波或非规则波，实验模型装在水槽中距造波机28m处。本实验在规则正弦波浪下进行。实验装置简图如图1所示。浮于采用厚5mm的有机玻璃制成，几何尺寸为300X40X400mm，浮子吃水深度250mm。港长700mm，港宽410mm，港水深400mm，港开口两旁及以下部分均用板封住，使波浪无法通过。实验时浮子在波浪的作用下起伏运动，将其从波

6、浪中吸收的能量通过钢绳传给手动泵，再通过手动泵转化为高位水箱中水的势能。实验方法　　实验在人射波周期为1秒到3秒之间进行，按照1：10比例放大，原型周期约在3秒到9．5秒之间，符合实际海域中波周期的情况。　　1）造波机在计算机控制下造出给定周期的波，波高由距造波机7．6m的1＃水位传感器将信号传给计算机采样系统并由计算机输出，得到输入波浪的波形图。　　（2）浮于输出由安装在绳索中间的拉力传感器和装在浮子上的2＃水位传感器将信号传给计算机采样系统并由计算机输出，得到浮于拉力和浮子运动位移的变化曲线。　　（3）改变钢绳在手动泵桶上的位置，从而确定系统输出功率最佳点，每一周期在其对

7、应的最佳点上的实验重复3次。实验数据分析　　图2为周期T=l．887秒时入射波的波形图。图3、图4分别为在其最佳点上拉力传感器的输出和浮于位移输出。考虑到试验装置所产生的反射波及辐射波的影响，实验中入射波、力及浮子位移3数据处理在不同的选定段进行，既避免反射波及辐射波的影响，又使测量数据的有较好的稳定性。入射波商及浮子宽度内波浪输人的功率的计算　　入射源高由图2中选定的三个周期波的平均波高值来表示，根据实验数据得入射波幅（半波高）A=3.07cm。由式：　　　　　　　此处A为入射波幅，B为浮子宽度，H为