亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        海浪發(fā)電裝置的創(chuàng)新型研究

        2020-07-20 03:27:39馬德柱王龍旭劉佶巖張龍旭于鴻宇
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化設(shè)計(jì)

        馬德柱 王龍旭 劉佶巖 張龍旭 于鴻宇

        【摘? 要】論文圍繞海浪發(fā)電開(kāi)展創(chuàng)新型研究,設(shè)計(jì)一種新型浮子式海浪發(fā)電機(jī),將海浪發(fā)電與創(chuàng)新結(jié)構(gòu)框架相結(jié)合,使其運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,在滿(mǎn)足電能產(chǎn)生的同時(shí)降低成本,實(shí)現(xiàn)對(duì)海浪能的高效利用。

        【關(guān)鍵詞】海浪發(fā)電;波浪能;水動(dòng)力學(xué)分析;優(yōu)化設(shè)計(jì)

        【Abstract】Focusing on the innovative research of wave power generation, the paper designs a new type of float wave generator, which combines wave power generation with innovative structure framework, makes its motion structure simple, meets the demand of power generation and reduces the cost, so as to realize the efficient use of wave energy.

        【Keywords】wave power generation; wave energy; hydrodynamic analysis; optimal design

        1 引言

        為了更為高效地利用波浪能,本文圍繞海浪發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題開(kāi)展創(chuàng)新型研究,設(shè)計(jì)一款創(chuàng)新型海浪發(fā)電裝置及相關(guān)系統(tǒng),在保證達(dá)到預(yù)期效果的基礎(chǔ)上嘗試探索低成本、可持續(xù)性的設(shè)計(jì)方案,具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

        2 創(chuàng)新型海浪發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)

        2.1總體設(shè)計(jì)

        本文通過(guò)對(duì)海浪發(fā)電現(xiàn)狀分析、海浪發(fā)電機(jī)的發(fā)電方式、結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究與設(shè)計(jì),以海洋發(fā)電要求為目標(biāo),在調(diào)研現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上,研制一個(gè)新型海浪發(fā)電機(jī),采用類(lèi)似浮子式發(fā)電方式[1],由浮拍擺動(dòng)傳遞能量的海浪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)方案。模擬空間擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式,以齒條為紐帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)子往返運(yùn)動(dòng),和波浪的垂蕩運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)相結(jié)合簡(jiǎn)化了波浪能的轉(zhuǎn)化過(guò)程,提高了能量的轉(zhuǎn)化效率。從前期分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),新設(shè)計(jì)的海浪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能穩(wěn)定,適用于不同類(lèi)型的海域。

        2.2自由度的設(shè)計(jì)

        本裝置的發(fā)電原理由其運(yùn)動(dòng)特性決定,當(dāng)浮體受海浪作用時(shí),會(huì)進(jìn)行六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng),其中包括沿三個(gè)坐標(biāo)軸的平動(dòng)模式和三個(gè)繞坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)模式,運(yùn)動(dòng)特性極為復(fù)雜且不易實(shí)現(xiàn)。而本裝置當(dāng)浮體在垂直方向上做平行運(yùn)動(dòng)時(shí),由于發(fā)電機(jī)動(dòng)子在豎直方向上進(jìn)行固定,發(fā)電機(jī)的動(dòng)子在其驅(qū)動(dòng)下與定子發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)并在線(xiàn)圈內(nèi)形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),完成發(fā)電過(guò)程。

        2.3 浮子形狀的選擇

        本裝置利用浮子的上下振動(dòng)吸收波浪能,在設(shè)計(jì)過(guò)程中,浮子的選擇要保證最大程度吸收波浪能,提高電機(jī)的工作效率,這也是本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處。采用弗汝德·克雷洛夫假定法計(jì)算作用在浮體上的波浪力,假定入射波動(dòng)場(chǎng)原來(lái)的波壓強(qiáng)分布不因潛體的存在而改變,先計(jì)算出未受擾動(dòng)的入射波壓強(qiáng)對(duì)浮體的作用力,再乘以反映質(zhì)量效應(yīng)的繞射系數(shù)C進(jìn)行修正。

        采用F-K假定,作用在浮體上的波浪力一般表達(dá)式為:

        px:浮體表面任一點(diǎn)上未擾動(dòng)入射波的波壓強(qiáng)在水平方向上的分量;

        pz:浮體表面任一點(diǎn)上未擾動(dòng)入射波的波壓強(qiáng)在垂直方向上的分量;

        S:浮體浸沒(méi)在海水中的總表面積;

        Ch:水平繞射系數(shù);

        Cv:垂直繞射系數(shù)。

        利用弗汝德·克雷洛夫假定法計(jì)算大尺度浮體上的波浪力理論,結(jié)合上式進(jìn)行面積分,再選定適度的繞射系數(shù)C,作用在浮體上的波浪力便可得到。對(duì)于浮體來(lái)說(shuō)應(yīng)波面的力做功相對(duì)垂直面很小,忽略不計(jì),通過(guò)計(jì)算,最終得到類(lèi)水滴型浮體的方案,較球體、長(zhǎng)方體等其他方案最能吸收波浪能。

        2.4 浮拍創(chuàng)新型設(shè)計(jì)

        傳統(tǒng)浮拍設(shè)計(jì)為閥式波力發(fā)電裝置,本裝置的三節(jié)閥采用鉸鏈鏈接,閥塊間的夾角隨波浪的運(yùn)動(dòng)不斷改變,推動(dòng)閥上的雙向油壓活塞和發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。該裝置發(fā)電效率低下,僅可達(dá)到50%。

        本文設(shè)計(jì)的裝置按照水淺處波浪沖擊力大的原理進(jìn)行設(shè)計(jì),根據(jù)具體實(shí)際波浪運(yùn)動(dòng)情況選擇相應(yīng)設(shè)計(jì)參數(shù)以達(dá)到最佳吸收波浪能效果。這種裝置采用陀螺蓄能,陀螺旋轉(zhuǎn)依靠本身發(fā)電維持,提取能量的工作軸與水滴體運(yùn)動(dòng)軸正交,波高決定轉(zhuǎn)動(dòng)幅度。經(jīng)過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到,當(dāng)圓筒部分的直徑是波長(zhǎng)的1/8時(shí),吸收效率最大,可達(dá)到80%以上,根據(jù)實(shí)際情況的需求可以進(jìn)行大規(guī)模發(fā)電。

        2.5浮體臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        浮體臂鏈接浮體和齒輪,長(zhǎng)度較長(zhǎng),彎矩較大,因此應(yīng)選用抗彎性較好的材料,同時(shí),為了避免裝置過(guò)重而降低發(fā)電效率,裝置整體應(yīng)呈現(xiàn)出質(zhì)量較輕的特點(diǎn)。另外,由于各個(gè)側(cè)面都會(huì)受到海水沖擊,也要要求各個(gè)側(cè)面結(jié)構(gòu)盡量相同從而抵消部分海水沖擊。初步設(shè)計(jì)示意圖如下:

        3 發(fā)電效率的計(jì)算

        3.1 浮體在海浪中的受力分析

        在實(shí)際工作中,發(fā)電機(jī)動(dòng)子被固定在垂直方向上,分析時(shí)僅需分析浮體在垂直方向上的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律得:

        其中:m為系統(tǒng)中垂直方向上做振動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件的總質(zhì)量;fe為海浪作用于浮體上產(chǎn)生的力;fr為浮體振動(dòng)和海水相互作用產(chǎn)生的力;fb為浮體的靜浮力;fv、ff 分別為流體黏性和摩擦產(chǎn)生的阻力,一般情況下忽略不計(jì);fg為電機(jī)的電磁力。

        3.2 裝置的動(dòng)力學(xué)方程建立

        設(shè)浮體在水面靜止時(shí)的位置為平衡位置,則有:

        其中K為靜浮力系數(shù);x為浮體偏移平衡位置的位移。

        在浮體振動(dòng)幅度較小的情況下,根據(jù)波浪理論,在規(guī)則海浪激勵(lì)下,其中ma、Ra分別為附加質(zhì)量和阻尼,其數(shù)值是關(guān)于海浪頻率的非線(xiàn)性函數(shù)。

        采用理想流體模型不考慮粘滯性與摩擦,上式分析最終得到在規(guī)則海浪激勵(lì)下發(fā)電裝置的動(dòng)力學(xué)方程為:

        3.3 發(fā)電機(jī)吸收功率

        在近海中,多數(shù)情況海浪的變化較小,往往在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)可以近似處理為規(guī)則波具有較好的預(yù)測(cè)性,當(dāng)有一些極端條件發(fā)生時(shí),極端氣象條件改變必然會(huì)引起海浪沖擊強(qiáng)度變化,此時(shí)海浪發(fā)電裝置的附加質(zhì)量和附加阻尼也隨之改變。在規(guī)則波驅(qū)動(dòng)的海浪發(fā)電系統(tǒng)中,電磁力可以表示為速度和位移的線(xiàn)性組合:

        其中Rg為阻尼系數(shù),反映了發(fā)電機(jī)吸收有功功率的能力;Kg為彈性系數(shù),反映了發(fā)電機(jī)吸收無(wú)功功率的能力。

        海浪發(fā)電輸出功率并不恒定,在大時(shí)間尺度上變化較大,在分析系統(tǒng)的瞬時(shí)功率的基礎(chǔ)上,研究一段時(shí)間內(nèi)海浪發(fā)電輸出的平均功率,對(duì)分析海浪發(fā)電的特性更具有價(jià)值。假設(shè)海浪周期已知并可測(cè),在一個(gè)完整周期內(nèi)的理想條件下,為了提高精度,盡可能多次等間隔測(cè)量功率以求取平均值即可得到一個(gè)周期的有效功率值,海浪發(fā)電裝置的周期平均功率能夠更為系統(tǒng)地反映裝置的能量吸收能力,進(jìn)而為裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供有效依據(jù)。

        4 結(jié)語(yǔ)

        為了提高對(duì)波浪能的利用效率,本文圍繞海浪發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題開(kāi)展了創(chuàng)新型研究,以對(duì)海浪能高效利用為目標(biāo),將海浪發(fā)電與創(chuàng)新結(jié)構(gòu)框架相結(jié)合,采用弗汝德·克雷洛夫假定法設(shè)計(jì)了一款結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的創(chuàng)新型海浪發(fā)電裝置,并對(duì)其結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行了介紹。該新型海浪發(fā)電機(jī)可適用于不同海域,針對(duì)不同地點(diǎn)可更換不同大小浮拍,波浪越大,產(chǎn)生電能越多,實(shí)際使用時(shí)可將該裝置通過(guò)電氣焊與深海油氣平臺(tái)焊接一起為其提供電能,生活用電時(shí)則可以組成發(fā)電陣列,提高電力以供儲(chǔ)備或使用,從而提供一種新的波浪能轉(zhuǎn)化為電能的途徑。

        【參考文獻(xiàn)】

        【1】焦永芳,劉寅立.海浪發(fā)電的形狀及前景展望[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2010,147(12):113.

        猜你喜歡
        優(yōu)化設(shè)計(jì)
        導(dǎo)彈舵面的復(fù)合材料設(shè)計(jì)與分析
        航空兵器(2016年4期)2016-11-28 21:47:29
        礦井主排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與改造
        科技資訊(2016年19期)2016-11-15 08:34:13
        數(shù)據(jù)挖掘?qū)虒W(xué)管理的優(yōu)化設(shè)計(jì)
        如何實(shí)現(xiàn)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂練習(xí)設(shè)計(jì)優(yōu)化
        淺析人機(jī)工程學(xué)在家具創(chuàng)作中的作用
        試析機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用及趨勢(shì)
        汽車(chē)行李箱蓋鉸鏈機(jī)構(gòu)的分析及優(yōu)化
        東林煤礦保護(hù)層開(kāi)采卸壓瓦斯抽采優(yōu)化設(shè)計(jì)
        橋式起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)
        對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議優(yōu)化的研究與設(shè)計(jì)
        科技視界(2016年22期)2016-10-18 15:25:08
        久久精品国产亚洲精品色婷婷| 极品少妇被猛的白浆直喷白浆| 在线观看国产成人av片| 精品国产福利片在线观看| 国产一区二区三区蜜桃| 老女老肥熟女一区二区| 麻豆成人精品国产免费| 日日摸夜夜欧美一区二区| 丝袜美女美腿一区二区| 青青草免费手机视频在线观看| 日本丰满熟妇videossex8k| 四虎永久在线精品免费观看地址| 亚洲一区二区精品在线看| 精品国产亚洲av高清大片| 亚洲精品一区国产欧美| av超碰在线免费观看| 亚洲精品在线观看自拍| 亚洲成熟女人毛毛耸耸多| 亚洲熟少妇在线播放999| 青青草综合在线观看视频| 国产无卡视频在线观看| 久久久国产乱子伦精品| 玩弄人妻少妇500系列网址| 日本岛国大片不卡人妻| 伊人青青草综合在线视频免费播放| 久久精品99久久香蕉国产| 欧美黄色免费看| 亚洲精品综合一区二区| 国产亚洲精品第一综合另类| 亚洲av日韩av不卡在线观看| 国产成人久久精品流白浆| 偷拍美女上厕所一区二区三区| 真人做爰片免费观看播放| 亚洲V在线激情| 丝袜美腿诱惑区在线播放| 狠狠人妻久久久久久综合蜜桃| 五月天综合在线| 给我播放的视频在线观看| 放荡的美妇在线播放| 色一乱一伦一图一区二区精品 | 在线播放国产女同闺蜜|