基于轨道式设计的波浪能发电性能研究-论文.pdf

《基于轨道式设计的波浪能发电性能研究-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、2013年12月湛江师范学院学报Dec．，2013第34卷第6期JOURNALOFZHANJIANGNORMALUNIVERSITYVo1．34No．6基于轨道式设计的波浪能发电性能研究郭超明，陈惠嫦，陈霞(湛江师范学院物理科学与技术学院，广东湛江524048)摘要：论文对浮球式轨道式波浪能发电装置的原理进行了阐述，实验设计两种不同结构双弹簧对立式和一拉一簧式轨道式发电装置进行详细的对比，对其发电量的大小在同一测试平台进行了数据分析，同时对实验的深入研究进行了展望和讨论，拓展了该装置的应用领域．关键词：轨道式；双弹簧对立式；一

2、拉一簧式；发电量中图分类号：P743．2文献标识码：A文章编号：1006—4702(2013)06—0043一O7随着经济的发展，能源危机日益严峻，全球气候趋暖，各国政府正积极采取有效措施减少二氧化碳等温室气体的排放量，同时加大可再生能源利用的力度．可再生能源主要指太阳能、河川水能、风能、海洋能、地热能、生物质能等．目前，一些国家正在尝试用风能以及太阳能供电方面的研究，但由于复杂程度高，受外部环境影响大等原因，制造和维护成本较高，实用性较差[1]．能源是人类生活的基础，各行各业，无论从事哪种行业领域都离不开能源的使用．而今信息

3、科技高速发展，对能源的依赖程度越来越高，能源的有效利用，节能环保，更是一个国家科技发展实力强的象征．社会的发展提高了人类的生活水平，大大加强了社会生产力，同时对能源的(如煤，石油)的需求和使用也大幅提高，电能也是能源领域的一类，国防事业，教育事业用电，工业用电，农业用电，小至日常生活用电都离不开“电”．但我国的能源地区分布不均匀，对能源的利用率也不高，长期面临能源供不应求的局面，人均能源水平低，在国际上与其他发达国家相比，还处于较落后的阶段，这与我国处于经济快速发展的攻坚阶段非常不协调．如果新的能源体系尚未建立，能源危机将会对

4、我国的继续深度发展带来不良影响．为了避免能源枯竭，目前各大国家都在积极发展研究开发各种新能源的使用，如太阳能，风力能，生物质能，地热能，海洋能(包括潮汐能和波浪能)，它们都具有能源丰富，可再生，节能环保的特点．对这些可再生能源的开发利用程度和科技含量更是一个国家崭新的科技生机活力和综合国力的象征．因此，为了充分有效的利用海洋波浪能及人类生活动能等能源，实验研究设计两种不同的轨道式波浪能发电装置设计进行对比，并深入探讨了应用领域的拓展，展开对波浪能发电装置的实验探讨及应用讨论．1实验原理1．1电磁感应定律本发电装置的原理是利用波

5、浪运动引起装置里的动子绕组线圈和强磁铁的相对上下振动，切割磁感线，导致线圈里的磁通量发生变化，从而产生感生电动势．结合法拉第电磁感应定律和楞次定律，感应电动势计算公式卜：收稿日期：2013一O8—14基金项目：2012年广东省大学生创新创业训练计划项目(1057912013)．作者简介：郭超明(1993一)，男，广东五华人，湛江师范学院物理科学与技术学院2011级学生．*通讯作者．44湛江师范学院学报(自然科学)第34卷￡=一一是定(是定一1)J感应电动势e与穿过这个线圈的磁通量的时间变化率警成正比引入磁链，等于线圈匝数N与穿

6、过该线圈各匝的平均磁通量的乘积，即：一N(1～2)ddgrdhd。c一一一dt—dhdt一”u一dh(1—3)其中u为永磁体运动速度，为磁链，h为轴向高度1．2机械共振原理发电装置中的线圈或强磁铁在波浪推动的外力作用下，其运动属于受迫振动．设波浪策动力F一Hcoswpt，可计算出通解为引：z—AoP一cos(cot+3)+Acos(oj。t+)(2一1)弟1项表不藏幅振动，弟2坝表不与束动力频翠同的寺I隅掀动．当，弟l坝震藏力0时，掀l隅AtN的变化A一ih丽·当线圈与波浪的振动频率相同时，发生共振-共振频率：∞，===～(2

7、-2)共振振幅：h(2一-3)x28m一1．3不倒翁力学原理不倒翁放在平面上受到两个外力的作用：一个是其自身的重力，即地球的吸引力；另一个是桌面的支持力，即桌面对浮球的反作用力．根据物体力学的平衡条件，只要这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上，不倒翁就能够保持平衡的状态．因此不倒翁在受到外力的作用时，就要失去平衡，而在外力去除后，不倒翁能自行回复到平衡状态，这说明不倒翁具有一种抵抗外力干扰保持平衡的能力，这就是平衡的稳定性．实验设计的浮球就是应用这个原理，让整个发电装置在海平面上不会翻滚360。，维持相对的平衡，从而不

8、断的沿着预定轨道切割磁感线运动，产生感应电动势l_6’引．2实验装置的系统设计一个完整的波浪能发电系统应由发电装置和电能后处理装置组成]，设计流程如图1所示．本实验针对实验中期两种不同设计的波浪能发电装置进行调试和对比研究．第6期郭超明等：基于轨道式设计的波浪能发电性能研究4