目前所研究出的浮子立柱发电装置的结构比较复杂,浮子和立柱的形状有各种各样的,什么样的形态组合起来能吸收更多波浪能,怎么样安装它更稳定,更易于后期的维护,都值得深入研究。海洋中的波浪也有很多种形式,这种发电装置在恶劣环境中能否持续运作,能否带来很大波能效益,也都需要进一步研究。对于上述的各种问题,很多研究人员正积极地通过做模型试验或者用软件进行数值模拟,还有人通过现场观测来得到更多对波浪能发电装置的研究成果。我国对振荡浮子式发电装置技术上的研究比较少,但通过一些实验和数值模拟对波浪中整体或局部的装置受力情况研究还是比较多的,尤其是对圆柱绕流的一些研究已经很完善了。84110
羊晓晟,曹守启,候淑荣等(2010)[1]通过实验研究和软件模拟,运用了海洋理论,机械原理,计算知识等各方面知识,并且运用了MATLAB软件编程计算了整个装置波浪能转化的效率。研究发现在波浪周期为5s,波浪高度为1。5m,浮子直径为0。2m,长度为0。3m的工况下,该振荡浮子式发电装置的理论效率达到了39。3%。这个效率在目前的同类装置里效率较高,并且整体结构比较稳固,在进一步的改进后发展前景广阔。
史宏达,曹飞飞,马哲等(2014)[2]在实验室进行了物理模型研究,在试验中建立了两种不同形状的模型,分别是圆柱形和锥底圆柱形。同时还研究了在负载情况下的水动力性能。在研究过程中也进行创新性的对浮子上行下行的运动性能进行研究。通过研究发现,浮子的形状、质量和波浪的波高及周期还有装置的负载情况都不同程度的影响了浮子的效率。而锥形圆柱比普通圆柱的运动性能更好,最适宜的锥角为120°。浮子的质量与周期的共振关系要受到负载的影响,浮子的运动特性和波浪的波高近似呈正相关的关系。
苏永玲,谢晶,葛茂泉(2002)[3]通过进行模型设计在造波水槽中进行了模型实验。在规则正弦波作用下,振荡浮子式波浪能转换装置与常规的振荡水柱式波浪能转换装置相当的俘获宽度比。实验结果显示该装置的转换效率比水柱式的高很多,建造和维护的成本比较低,有广阔的发展前景。
苏永玲,余克志(2007)[4]通过数值计算研究出在波浪周期5-6s左右,前港长lfp和浮子长lb对装置的性能影响最大。最终算得使装置性能最优的参数分别为:lfp=4m,lb=3m,d=2。5m,dp=4。3m。
勾艳芬,叶家玮,李峰等(2008)[5]在进行了模型试验以后验证了振荡浮子式波浪能转换装置的能量采集系统的性能较稳定,在入射波激励时垂荡运动效果比较好并且能量的转换效率很高。同时,这个装置建造结构比较简单,成本也低。论文网
海洋能转换装置最早的专利记录是1799年法国人Girard获得的,从十九世纪七十年代石油危机的爆发开始现代研究初步形成。到1980年海洋能转换装置的相关专利已经超过了一千项,并且最近几年来增长的越来越快。振荡浮子式波浪能发电装置可以分为三大类:岸基装置、近岸装置和离岸装置。岸基装置是指装置依托海岸或者装置直接安装在海岸上,它的优点有:和电网的距离比较近、方便安装与后期维护、不容易被波浪破坏(因为在极端天气条件下,波浪在穿过浅滩时会被削弱)。它的缺点是波浪能功率很低,为了弥补这一缺点我们可以把特殊地域的水道集中起来来补偿。同时还需要考虑到每天潮涨潮落的影响。岸基装置一般来说要结合原本的自然岸线来设计,这样就会有对不同的地理位置截然不同的要求,最好要保存好原本海岸的形态并且要符合海岸线的几何和地质学。这么多需要考虑的方面使得岸基装置很少能大规模安装。近岸装置是指安装在浅水带区域的装置,通常认为水深小于波长的1/4区域为浅水区。近岸装置通常是坐底式安装,它有一个相对于海底是静止的底部和振荡浮体的部分相对应。它的不足之处与岸基装置相似,因为都安装布置在浅水区,波浪功率也不会太大,该装置的实际安装运用也比较困难。离岸装置通常是指安装在深水区的装置,通常认为水深在数十米的就是深水,或者超过40m,或者超过1/3波长。深水区波浪一般都有很高的能量,它最大的优点就是获取的能量更多。同时又因为深水区的浪高和能量密度都比较大,所以装置的建造和维护都比较困难,实际安装时的费用会很高,要更加详细的考虑极端条件下的装置的运转情况。虽然这种装置也难以实行,但它是最具经济性并且转换率最高的。从目前的研究成果来看波浪能主要集中在海平面中海水流动的区域。大部分波浪能集中在水平面至水下1/4波长深度的区域。