20kW海洋三浮筒波浪能发电装置结构设计及性能优化

海洋能是一种可再生的清洁新能源，其中以波浪能最为丰富，论文首先分析国内外波浪发电技术的研究现状和存在的问题。了解国内外各种波浪发电装置的工作原理和特点，在挪威的筏式波能转换装置的基础上，结合波能发电的原理。提出一种新型的波浪发电装置—海洋三浮筒波浪能发电装置。 其次根据微幅波理论和推进波的势函数，推导出水质点的速度、加速度、水质点的运动轨迹以及波浪的压强和波能的数学表达式；利用弗汝德－克雷洛夫假定法对几种状态圆柱体浮筒进行受力分析，建立圆柱体浮筒受力数学模型，确定圆柱体浮筒的基本几何尺寸后；结合波浪理论以及波浪能转换原理的基本知识，讨论浮筒与附加质量、水截面积、波浪力振幅的关系，求出圆柱体浮筒的起伏位移和俘获的能量。 然后对20kW海洋三浮筒波能发电装置进行设计，此结构设计包括外部吸能机构设计，方向转换机构和液压系统。在对外部浮筒进行运动分析之后，设计活动铰链以避免不利运动对吸能机构造成破坏。并根据波长大小确定浮筒臂尺寸，建立浮筒臂输入端力矩和摆动角度的数学模型。由于浮筒臂的来回摆动不易利用，设计方向转换机构，使得正、反方向的摆动转变为单一方向的旋转。为了提高发电装置的续航能力，进而设计加装大蓄能器的液压系统。 最后利用液压仿真软件AMESim对液压系统的输出能量稳定性进行分析，出现液压系统在能量输入不足的情况下不能稳定输出能量，本文对液压系统进行改进。使其能在系统输入能量不足时实现能量稳定输出。