[发明专利]一种基于船体两侧波浪增强原理的船用波浪能发电装置及其工作方法

说明书

本发明涉及一种基于船体两侧波浪增强原理的船用波浪能发电装置及其工作方法，属于新能源波浪能利用技术领域。装置包括波浪增强装置和波浪能发电装置，其中，波浪增强装置内设置有波浪能发电装置，波浪增强装置包括导流片基座、表面波导流片、船用安装架和升降导轨，船用安装架两端垂直设置有升降导轨，2个船用安装架分别通过升降导轨活动连接至导流片基座两端，导流片基座上均匀分布设置有表面波导流片，相邻表面波导流片间组成供波浪进入的径向缝。本发明采用模块化、集成化的设计方案，有效地降低制造、维修及发电成本，同时加强船体两侧的波浪强度，提高发电效率。

技术领域

本发明涉及一种基于船体两侧波浪增强原理的船用波浪能发电装置及其工作方法，属于新能源波浪能利用技术领域。

背景技术

目前的波浪能发电装置，普遍存在发电输出功率不足、性价比低的问题，而能量捕获功率和能量转换效率决定了波浪能发电装置的发电能力，这严重限制了波浪能发电的商业化、规模化应用。如何提升波浪能发电装置的发电功率、发电效率，是波浪能发电技术发展与应用的关键，也是当前国际上波浪能发电领域的主流方向。

当前，相关研究主要围绕波浪增强机构的优化设计、PTO的控制方法、“wavetowire”的能量流整体建模与优化等问题开展工作，其思路均为设法提高捕获与转换波浪能量的比例。

根据实验流体力学领域与变换光学领域的最新研究表明，气－液界面的表面波在周围固体边界的作用下，会发生类似于光学的干涉现象，表面波干涉波浪增强机理借鉴于光学领域的经典理论即F-P干涉原理，前期研究已证明该理论应用于表面波的有效性，但液体介质的惯性与粘性作用对表面波干涉过程的影响尚有待深入研究。

波浪能在海洋中是广泛存在且无污染的一种清洁能源，高效率的波浪能发电装置，对于波浪能发电装置的商业化推广以及在海上设备中的实际推广应用具有重要意义。

所以利用表面波干涉波浪增强机理增大局部波浪能密度，提升振荡浮子捕获波浪能的功率，进而设计一种全新的基于船体两侧波浪增强原理的船用波浪能发电装置，这将对波浪能发电装置的产业化生产以及实装应用产生重大意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于船体两侧波浪增强原理的船用波浪能发电装置，采用模块化、集成化的设计方案，有效地降低制造、维修及发电成本，同时加强船体两侧的波浪强度，提高发电效率。

本发明还提供上述基于船体两侧波浪增强原理的船用波浪能发电装置的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于船体两侧波浪增强原理的船用波浪能发电装置，包括波浪增强装置和波浪能发电装置，其中，

波浪增强装置内设置有波浪能发电装置，波浪增强装置包括导流片基座、表面波导流片、船用安装架和升降导轨，船用安装架两端垂直设置有升降导轨，2个船用安装架分别通过升降导轨活动连接至导流片基座两端，导流片基座上均匀分布设置有表面波导流片，相邻表面波导流片间组成供波浪进入的径向缝。

优选的，导流片基座为半圆环状，表面波导流片为矩形片，表面波导流片平面垂直设置于导流片基座上。

优选的，径向缝的宽度由导流片基座的外侧向内侧降低，增强波的聚集效果。

优选的，导流片基座和表面波导流片满足如下关系式：

其中，r_o为导流片基座的外径，r_i为导流片基座的内径，r为导流片基座的半径，介于ro与ri之间，为导流片基座上各点距导流片基座中心的距离，λ为水波场中水波的波长，m为表面波导流片个数。

优选的，表面波导流片数量大于等于3个。3个表面波导流片是基于产生干涉原理所限制的最少数量，通常在设计时，可根据实际效果设计数量，如表面波导流片数量设计11个。