[發(fā)明專利]一種聚波型點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝置及其工作方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011492303.1
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112610393A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李世振;喬龍飛;時文卓;吉晨;楊旭
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: F03B13/20
• 分類號: F03B13/20;F15B1/02;F15B21/14
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 孫倩文

本發(fā)明涉及一種聚波型點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝置及其工作方法，屬于水波波能利用技術(shù)領(lǐng)域，包括波浪聚集裝置和發(fā)電裝置，波浪聚集裝置包括環(huán)狀底板和擋板，擋板沿環(huán)狀底板的周向均勻分布，所有擋板的延長線交于環(huán)狀底板的中軸線上，任意兩相鄰擋板組成徑向縫；振蕩浮子位于波浪聚集裝置的中心，其底部固定連接連桿，連桿底部連接能量轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)液壓缸的液壓桿，環(huán)狀底板底部通過支架與能量轉(zhuǎn)換裝置固定連接，能量轉(zhuǎn)換裝置的底部與阻尼調(diào)節(jié)裝置固定連接，在波浪作用下，振蕩浮子和連桿上下振蕩，將波浪能轉(zhuǎn)換為液壓能，能量轉(zhuǎn)換裝置將液壓能轉(zhuǎn)換為電能。本發(fā)明適應(yīng)性強(qiáng)、能量轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定，且能夠提高發(fā)電效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚波型點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝置及其工作方法，屬于水波波能利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，波浪能發(fā)電裝置普遍存在發(fā)電輸出功率不足、性價比低的問題，嚴(yán)重限制了波浪能發(fā)電的應(yīng)用。提升波浪能發(fā)電裝置的發(fā)電能力，是波浪能發(fā)電技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的關(guān)鍵，也是當(dāng)前國際上波浪能發(fā)電領(lǐng)域的主流方向。

近年來的實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在周圍固體邊界的作用下，氣－液界面的表面波發(fā)生干涉現(xiàn)象，可使局部區(qū)域的表面波振幅顯著增大，這為波浪能發(fā)電裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一種全新的思路，即構(gòu)造波浪干涉區(qū)域，以增大區(qū)域內(nèi)的局部波浪能密度，進(jìn)而提升浮子捕獲波浪能的功率。目前這一方面的研究尚處于初始階段，一方面，已有工作均僅針對獨(dú)立的聚波裝置，而各類捕能機(jī)構(gòu)與聚波裝置耦合后的水動力學(xué)特性和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法未見研究報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種聚波型點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝置及其工作方法，其適應(yīng)性強(qiáng)、能量轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定，且能夠提高發(fā)電效率。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種聚波型點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電裝置，包括波浪聚集裝置和發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置包括振蕩浮子、連桿、能量轉(zhuǎn)換裝置和阻尼調(diào)節(jié)裝置；

所述波浪聚集裝置包括環(huán)狀底板和擋板，所述擋板沿環(huán)狀底板的周向均勻分布，所有擋板的延長線交于環(huán)狀底板的中軸線上，任意兩相鄰擋板組成等大的徑向縫；

所述振蕩浮子位于波浪聚集裝置的中心，其底部固定連接所述連桿，連桿底部連接能量轉(zhuǎn)換裝置內(nèi)液壓缸的液壓桿，所述環(huán)狀底板底部通過支架與能量轉(zhuǎn)換裝置固定連接，所述能量轉(zhuǎn)換裝置的底部與阻尼調(diào)節(jié)裝置固定連接，在波浪作用下，振蕩浮子和連桿上下振蕩，將波浪能轉(zhuǎn)換為液壓能，能量轉(zhuǎn)換裝置將液壓能轉(zhuǎn)換為電能。

本發(fā)明的波浪聚集裝置為圓形而非多邊形，適應(yīng)性更強(qiáng)，可捕獲來自各個方向的波浪，本發(fā)明的原理是：由于環(huán)狀底板和擋板的設(shè)置，水波場的干涉作用產(chǎn)生的水波共振使波浪的振幅被放大數(shù)倍進(jìn)而使振蕩浮子的振幅隨著放大，因此可轉(zhuǎn)換更多波浪能，提高了一般的點(diǎn)吸收式發(fā)電裝置的發(fā)電效率。

優(yōu)選的，所述環(huán)狀底板滿足如下關(guān)系式：

其中，r_o為環(huán)狀底板的外徑，r_i為環(huán)狀底板的內(nèi)徑，r為環(huán)狀底板的半徑，介于r_o與r_i之間，為環(huán)狀底板上各點(diǎn)距環(huán)狀底板中心的距離，λ為水波場中水波的波長，m為正整數(shù)。

上式中，當(dāng)設(shè)計(jì)好環(huán)形底板后，則r_o和r_i為定值，即可獲得定值λ，也就是說環(huán)形底板設(shè)計(jì)完成后，該聚波器收集的波長為定值；另外，也可以根據(jù)波長λ來設(shè)計(jì)造相應(yīng)的環(huán)形底板。

優(yōu)選的，所述擋板平面垂直于環(huán)狀底板平面上，所述徑向縫的有效深度指液面到環(huán)狀底板頂面的高度，所述徑向縫的深度由環(huán)狀底板的外側(cè)向內(nèi)側(cè)降低，增強(qiáng)波的聚集效果，該深度由結(jié)構(gòu)本身決定，如圖4所示，hi為最小有效深度，h₀為最大有效深度。