共振直驱式浮力摆波能发电装置动力学研究

• 作者: 姚涛 张旭东 王志华 王玉龙
• 来源期刊: 海洋技术学报
• 关键词: 波浪发电 浮力摆 流固耦合 数值仿真 振动
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 72-78
• 页数: 7页
• 分类号: P743.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1003-2029.2020.05.011

摘要

为提升浮力摆式波能转换装置的效率,基于摇杆—滑块—弹簧模型设计了一种由浮力摆直接驱动电磁式直线发电的波能转换装置,其中直线发电模块一端处连接有弹簧,与浮力摆形成复合振动.建立了波能转换装置的物理模型,基于频域势流理论推导浮力摆所受到的波浪激振力矩、附加惯性力矩,分析波能装置中浮力摆及位于滑块位置处的直线发电机构的运动学特征.基于ADINA实现浮力摆与给定参数下的波浪域流固耦合数值模拟,计算浮力摆与波浪的流固耦合界面力.为进一步分析直线发电模块所连接弹簧对波能装置发电效率的影响,分别设置为无弹簧、弹簧刚度系数为100 N/m和弹簧刚度系数为800 N/m三种不同的连接弹簧参数,分析弹簧参数对直线发电模块运动学响应的影响.研究结果表明:施加弹簧可有效提升浮力摆波能转换效率;当所施加弹簧刚度系数与直线发电模块所形成的结构固有频率接近波浪激振频率时,系统形成共振,运动学响应最大,可实现浮力摆式波能转换装置的优化设计及改进.