專利名稱：振蕩水柱-u型管組合型波能轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于將波浪能轉(zhuǎn)換為電能的振蕩水柱型波能轉(zhuǎn)換裝置；該裝置可建設(shè)在近岸、海洋平臺(tái)及大型海洋浮體結(jié)構(gòu)上，在為沿岸、海洋平臺(tái)、大型海洋浮體結(jié)構(gòu)提供電能的同時(shí)，可以減小波浪對(duì)相應(yīng)結(jié)構(gòu)物的作用。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界能源需求將進(jìn)一步增加，而石油、煤炭等資源在不斷減少。同時(shí)，傳統(tǒng)化石能源還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問題。因此，人們迫切的需要找到新的清潔能源。波能作為一種取之不竭的可再生清潔能源，以其具有能量密度高、分布面廣等優(yōu)點(diǎn)，受到越來越多的關(guān)注。振蕩水柱(OWC)型波能轉(zhuǎn)換裝置是波能轉(zhuǎn)換裝置的一種，它具有維護(hù)簡單，無水下活動(dòng)部件等優(yōu)點(diǎn)，受到人們的極大關(guān)注。該類型裝置通過氣室將波浪能轉(zhuǎn)換為空氣流的能量，再通過空氣透平將氣流能量轉(zhuǎn)換為電機(jī)轉(zhuǎn)軸的軸功，最后通過發(fā)電機(jī)將軸功轉(zhuǎn)換為電能。大量的研究表明，當(dāng)OWC的幾何形狀確定后，只有波長為特定值的入射波，才能使 OffC的波能吸收效率達(dá)到最大值。由于海洋中波浪的頻率是連續(xù)變化的，其波長不是唯一的，因此，在實(shí)際運(yùn)行中，OWC的效率會(huì)下降很多。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有振蕩水柱型波能轉(zhuǎn)換裝置在實(shí)際應(yīng)用中波能吸收效率低的缺陷，提出一種振蕩水柱-U型管組合型波能轉(zhuǎn)換裝置，以提高任意頻率入射波時(shí)振蕩水柱型波能轉(zhuǎn)換裝置的能量吸收效率；它既可作為新的波能轉(zhuǎn)換裝置，也可對(duì)現(xiàn)有的振蕩水柱型波能轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行改進(jìn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，所述振蕩水柱-U型管組合型波能轉(zhuǎn)換裝置包括置于水中且上部為氣室的振蕩水柱型波能轉(zhuǎn)換裝置、裝有透平的空氣管道，所述振蕩水柱型波能轉(zhuǎn)換裝置的頂部端口同空氣管道的一端連通，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述空氣管道的另一端同U 型管的一端連通，管內(nèi)裝有流體的所述U型管的另一端與大氣相通。以下對(duì)本實(shí)用新型做出進(jìn)一步說明。牛艮據(jù) SARMENTO (Sarmento A J N A, Falcao A F. Wave generation by an oscillatingsurface-pressure and its application in wave-energy extraction[J]. J. Fluid Mech, 1985，150 :467-485.)的結(jié)論，當(dāng)透平前方的空氣壓強(qiáng)(即腔室內(nèi)的氣體壓強(qiáng))與通過透平的空氣流量之間存在合適的相位差時(shí)，振蕩水柱型波能轉(zhuǎn)換裝置的波能吸收效率可以達(dá)到100%。參見


圖1，本實(shí)用新型所述振蕩水柱-U型管組合型波能轉(zhuǎn)換裝置的工作原理是， 利用U型管10內(nèi)流體的振蕩來使透平前方的空氣壓強(qiáng)與通過透平的空氣流量之間出現(xiàn)相位差，從而實(shí)現(xiàn)提高振蕩水柱型波能轉(zhuǎn)換裝置的波能吸收效率的目的。并且，通過調(diào)節(jié)U型管10內(nèi)部液體的多少來控制上述相位差的大小，可實(shí)現(xiàn)在任意頻率入射波下，振蕩水柱型波能轉(zhuǎn)換裝置的波能吸收效率接近100%。U型管10內(nèi)的流體根據(jù)拉格朗日積分可得
權(quán)利要求1.一種振蕩水柱-U型管組合型波能轉(zhuǎn)換裝置，包括置于水中且上部為氣室的振蕩水柱型波能轉(zhuǎn)換裝置(14)、裝有透平(6)的空氣管道(5)，所述振蕩水柱型波能轉(zhuǎn)換裝置 (14)的頂部端口同空氣管道( 的一端連通；其特征是，所述空氣管道(5)的另一端同U型管(10)的一端連通，管內(nèi)裝有流體(9)的所述U型管(10)的另一端與大氣相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述振蕩水柱-U型管組合型波能轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，U型管(10) 的底部通過管道(1 與注液抽液控制系統(tǒng)(11)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述振蕩水柱-U型管組合型波能轉(zhuǎn)換裝置，其特征是，所述流體 (9)為水。
專利摘要一種適于提高波能轉(zhuǎn)換效率的振蕩水柱-U型管組合型波能轉(zhuǎn)換裝置，包括置于水中且上部為氣室(4)的振蕩水柱型波能轉(zhuǎn)換裝置(14)、裝有透平(6)的空氣管道(5)，所述振蕩水柱型波能轉(zhuǎn)換裝置(14)的頂部端口同空氣管道(5)的一端連通；所述空氣管道(5)的另一端同U型管(10)的一端連通，管內(nèi)裝有流體(9)的所述U型管(10)的另一端與大氣相通；U型管(10)的底部通過管道(12)與注液抽液控制系統(tǒng)(11)相連。所述流體(9)可以是水。該波能轉(zhuǎn)換裝置可以在任意頻率的入射波時(shí)，通過簡單的調(diào)節(jié)，獲得較高的能量吸收效率，且結(jié)構(gòu)簡單；還可對(duì)現(xiàn)有的振蕩水柱型波能轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行改進(jìn)。
文檔編號(hào)F03B13/24GK202266365SQ201120385339
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月12日
發(fā)明者劉春嶸, 耿楠 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)