裴超

摘 要：基于震荡水柱式波能转换装置的应用，主要以新能源开发为中心，所以，在注重新能源利用率提升的过程中，需要对新能源转换装置方面进行系统筹划，充分利用海洋波浪进行动能转换，是新能源开发以及新能源利用率提升的关键课题。本文重点对震荡水柱式波能转换装置的应用展开讨论，并结合海浪理论、计算原理以及波浪系统的水动力应用等方面进行系统稠糊啊，希望通过对震荡水柱式波能转换装置的水动力性能研究，可以为波浪动能以及水能源的动能转换等方面提供微薄帮助。

关键词：震荡水柱式波能转换装置；水动力；性能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.084

0 引言

随着能源消耗的不断加速，注重新能源开发与利用，是实现能源利用以及节省非再生能源的有效途径。在新能源开发与利用的过程中，充分利用水能源进行能源开发，可以相对提高可再生能源的利用率。波浪能以机械转化的方式，对能源体系以及能量波动等方面进行转换，并充分利用波浪能的密度特性，实现动能的全面提升。例如，在太平洋、大西洋东海沿岸，其波浪能可以达到32～70KW/m，充分利用转换装置将其转换为可用能源，是本次研究的核心目标，在研究震荡水柱式波能转换装置的水动力性能过程中，需要从其安装流程、安装成本以及波动利用率等方面进行综合筹划，这是落实能源装置的关键性工作。

1 装置的工作原理

震荡水柱式波能转换装置由波浪吸收装置、能量转换装置、能源输出构成，三大部分的应用，其核心工作原理是利用波浪吸收装置实现波浪能吸收，并通过能量转换装置，实现波浪能源的转换，而输出装置的应用，是将转换好的能源传输到能源应用端，以此实现波浪能的可用转换。首先，波浪吸收装置由浮子和气室构成，通过浮子的波浪能感应，并利用气室对波浪能进行吸收，以此为后续的能源转换提供源动力。其次，能量转换装置以是利用杠杆原理，并通过振荡气室，输风管道，实现波浪能转换为风能。最后，能源输出装置是利用发电机以及 空气透平系统，实现风能的机械能转换，在发电机的应用下，其输出终端为电能。最后，通过对震荡水柱式波能转换装置的整体运行结构进行分析，其侧重点是利用风能的力学性能，实现波浪能的电能转换。

2 装置的结构设计

震荡水柱式波能转换装置的整体结构设计需要利用浮子吸收波浪能，并以杠杆理论应用的方式，将波浪能转换为风能，最后，以水柱形成的方式，将气室内的空气压缩以及抽取，进而提高波浪能的转换率。在对震荡水柱式波能转换装置的结构进行创新设计的过程中，需要从输风管道方面入手，这是优化震荡水柱式波能转换装置力学性能的基础性工作[1]。

在利用波浪能进行能源转换的过程中，需要充分利用气室产生的双向气流，在传到振荡的角度，对水柱波能进行透平，其装置以威尔斯透平为主。威尔斯透平的应用，是在气流双向变化的角度，实现双向气流的同方向旋转，但是，在利用威尔斯透平进行创新设计的过程中，需要注重波浪能转换率的有效途径，其本身的启动性能相对较差，而且运转的噪音过大，所以，在对震荡水柱式波能转换装置进行创新的过程中，可以采用单项阀门控制的方式，对空气透平的双向气流转换为单向气流，这是实现空气透平效果提升的有效措施[2]。

3 装饰的水动力性能检验

3.1 浮子振荡能量转换效率

在利用震荡水柱式波能转换装置进行新能源转换的过程中，制约其能源转换率的关键因素是浮子的振荡能量系统，在经过杠杆理论应用后，气室内的震动水柱吸收能量将直接影响能源转换，所以，在注重震荡水柱式波能转换装置水动力性能检验的过程中，需要充分利用波浪理论对其进行设计，并以水流运动为中心，在对其进行核算的过程中，需要对波浪的波动方向、水平面以及波高等方面进行系统核算，例如，假设波高为H，其波谷以及波峰顶之间的垂直距离，其实质是震幅为波浪中心，这对对浮子能源吸收量进行检验的有效途径。在落实浮子能源转换量核算的过程中，需要考虑海洋波浪本身的波长范围，所以，设计的主气室与活塞气室的比例应该保持在2：1，这是实现双向压缩以及空气吸收率提升的有效措施[3]。

3.2 气室理论的应用与检验

震蕩水柱式波能转换装置谁水动力性能的应用，是以振荡水柱的方式进行控制，并以液面位移的方式，对波浪的移动速度、冲击力、水柱振荡频率等方面进行综合核算，其核算主要以振荡运动方程为主，重点是对静刚度、波浪的激励性、气室本身对水柱的作用力总和进行核算，以此核算气室的能量输出率。为实现能量转换率的提升，在利用气室进行振荡水柱设计的过程中，需要注重波频率的有效控制，在调整波频的角度下，注重有效阻尼系数的控制，是提高主气室工作性能的有效途径，而且利用振荡水柱的转换效率，可以为后续的能源输出提供参考依据。

3.3 风能量及能源转换效率

震荡水柱式波能转换装置的应用，是将振荡浮子原理与振荡水柱原理融合，并以上述两种原理的融合应用，对震荡水柱式波能转换装置的结构进行创新调整，其核心是将波浪能转换为风能，在利用能源转换装置与发电机之间的串联，实现点能源的转换率提升。例如，假设实验效率为0.71，其震荡水柱式波能转换装置的次期转换效率为0.544，这是充分利用浮子与 气室实现波浪能转换为电能的有效路径。最后，在对浮子与气室能源吸收等方面进行系统核算的过程中，需要从风能转换效果方面入手，在明确风速的前提下，可以相对提高震荡水柱式波能转换装置的水动力性能。

4 结语

综上所述，通过对震荡水柱式波能转换装置进行研究以及分析，充分利用波浪理论中的波浪动能转换，并注重应用效率的提升，是将震荡浮子和震荡气室结构融合的方式，对震荡水柱式波能转换装置进行创新设计，充分利用四管道、四门结构设计原理，促使转换装置的气室内可以实现气流流通，这对提高震荡水柱式波能转换装置的水动力性能以及波浪转换率等方面方面有指向性作用。

参考文献：

[1]陈文，滕斌.摆式波能转换装置水动力特性频域分析[J].海洋工程，2014（06）：59-67.

[2]王冬姣，邱守强，叶家玮.梯形摆式波能转换装置水动力性能研究[J].太阳能学报，2014（04）：589-593.

[3]黄一凡，滕斌，丛培文.内部摆式波能转换装置的水动力特性分析[J].中国水运（下半月），2014（04）：146-151.