杜小振， 孔庆帅， 郭 悦， 康 辉

(山东科技大学机械电子工程学院,山东 青岛 266590)

海洋监测为海洋经济发展提供重要保障，当前监测的无线传感装置供电方式主要有化学能电池、太阳能电池等[1]。浮标式波浪能发电结构简单、可实现小型化发电，提供长效电能[2]。宋保维等设计了一种漂浮式永磁发电机并计算分析波浪高度和周期与发电量之间的关系[3]。Falcão等对漂浮式涡轮发电机完成了数值计算和仿真分析，结果显示涡轮直径越大平均输出功率越大[4]。Chiba S等完成了漂浮式介电弹性体波浪能发电实验分析了偏置电压对输出电能影响。该研究组后续完成系泊介电弹性体薄膜浮子吸收波浪能实验研究，拉伸薄膜分析不同波高引起介电弹性体的形变量，在薄膜半径为4 cm、厚度0.065 mm、波高6 cm和周期1.2 s时输出电量达42 mJ[5-6]。Balazs Czech 等建立介电弹性体发电量计算动态模型并比较恒电荷、恒电压、恒电场3种发电方式输出能量，确定恒电场输出较高[7]。Vertechy R等采用数值计算模型，分析薄膜厚度与面积比、质量比对振荡水柱驱动介电弹性体发电特性影响[8]。本文设计浮子与振荡水柱结合捕获波浪能，振荡浮筒内产生的振荡水柱在气室内形成的活塞运动压缩气体驱动薄膜形变发电，分析过程将AQWA计算浮子所受波浪力等与介电弹性体发电能量计算过程相结合，借助Matlab的Simulink数值仿真功能计算薄膜单次形变转换的电能。

1 漂浮式振荡水柱驱动介电弹性体发电工作原理和理论仿真分析方法

漂浮式振荡水柱发电机是由介电弹性体发电系统与浮体组成见图1(b)。……