振蕩水柱
關注創建者：能源阿陽 創建時間：2023-10-11
振蕩水柱的實例教程
振蕩水柱能級轉換如圖1所示。
OWC波浪能裝置（圖2）的結構設計簡單, 將空氣作為能量轉換媒介, 受控容易, 通過低成本的氣室將波浪的動能和勢能轉換成氣體的動能, 透平發電機組不直接與海水接觸, 避免了海水腐蝕和機組密封等問題[3], 提高了裝置在海洋環境下的壽命, 且安全可靠, 維護方便。但是OWC設備體積較大, 這導致其在安裝和運輸方面的不便。OWC以氣體為能量轉換媒介, 氣體頻繁地被壓縮和膨脹導致轉換效率低。
按照OWC裝置工作狀態的不同, 可將其分成固定型OWC和振蕩型OWC。固定型OWC在工作時裝置本身是基本不動的, 通過波浪作用于氣室內部的水柱形成振蕩水柱, 從而使氣室內空氣往復運動推動空氣透平旋轉。固定型OWC主要考慮氣室內部水柱在波浪作用下的運動響應, 水柱主動振蕩運動, 可以作為單自由度振動系統進行研究。振蕩型OWC裝置整體漂浮在海上, 在工作時會隨著波浪搖蕩運動, 其氣室體積變化受浮體和水柱雙重運動影響輸出氣動功率, 從而驅動空氣透平旋轉帶動發電機發電[4]。振蕩型OWC不僅要考慮氣室下方水柱的振蕩運動, 還應著重考慮整個浮體在波浪作用下的運動響應, 重點研究水柱與氣室管道間的相對運動, 可作為多自由度受迫振動系統進行研究。
2 OWC波浪能發電技術進展
2.1 OWC裝置起源
據《科學美國人》（Scientific American）報道, 最早應用OWC技術的裝置是1885年美國在沿海海岸部署的34個用作導航的吹氣式浮標[5]。日本海軍軍官益田善雄（Yoshio Masuda）被稱為現代波浪能之父。他開發了一種通過波浪能供電的導航浮標, 其工作原理就是OWC技術[6]。該浮標也成為第一個成功部署到海上并投入商業化使用的OWC裝置, 但由于設計浮子時約束其運動, 導致效率不高。
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按照OWC裝置工作狀態的不同, 可將其分成固定型OWC和振蕩型OWC。固定型OWC在工作時裝置本身是基本不動的, 通過波浪作用于氣室內部的水柱形成振蕩水柱, 從而使氣室內空氣往復運動推動空氣透平旋轉。固定型OWC主要考慮氣室內部水柱在波浪作用下的運動響應, 水柱主動振蕩運動, 可以作為單自由度振動系統進行研究。
