基于压电效应的新型波浪能发电技术研究

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海洋能作为一种清洁可再生能源,受到人们的广泛关注,但是波浪发电要成为较为成熟技术和可规模化开发的新型清洁能源,还需要经过很长一段时间的基础研究和产业化发展。俘能机构、能量转换装置和电能处理电路等问题是波浪发电技术研究的关键。  本文主要研究分析了波浪俘能机构和能量转换装置的关键问题,提出利用功能材料的正压电效应的新型波浪发电方式。首先研究了波浪能计算理论依据和压电能发电理论依据,并进一步建立数学模型对基于压电效应的波浪发电原理进行仿真分析,通过比较优化计算处理,得出具体参数对发电性能的影响规律,最后设计波浪压电发电装置对实验结果进行进一步的验证。  对于波浪压电发电理论的研究,首先是基于微幅波理论(Airy波理论)对波浪的推导计算,得出一种较为准确的波浪力计算公式,再次是基于压电效应对能量转换计算公式的推导,进一步根据波浪力公式和压电功能材料的机电耦合能量转换计算公式,得出波浪压电发电的计算公式,并利用Matlab对波浪压电发电的能量输出特性进行仿真分析,计算分析揭示波浪压电发电过程中各个相关参数对发电特性的具体影响效果,为波浪压电发电实验装置的设计提供技术支持,最后根据得到仿真结果设计出与实际比较接近的波浪压电发电装置。  为了得到更为准确的波浪压电发电特性数据,需要在以后的工作中结合实验对波浪压电发电能量的计算方法和发电装置的设计,做进一步的优化。未来相当长的时间波浪压电发电作为一种新型可再生能源定将成为研究的热点,并有望为沿海小型电子装置如传感器、灯塔等提供一种新型能源供应形式。  
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