项目名称：摆动式涡激振动发电装置

项目名称：摆动式涡激振动发电装置

项目负责人：马良指导教师：李凤来张亮

隶属单位：哈尔滨工程大学船舶工程学院

项目简介：

本装置是一种新型水流发电装置，它借助于流体力学中的涡激振动现象，通过传动机构将振动体往复运动转化为单向转动，带动发电机获取电能。

1、研究背景

在世界经济飞速发展的今天，能源消耗巨大，石油、煤炭等不可再生能源日益枯竭，新能源开发已成为当今世界的热门话题。同时，随着我国海洋开发的日益深入，海中诸多岛屿、海洋平台以及实验设施的能源供给问题也日益突出，国家电网系统不能有效覆盖这类离岸较远的用户和设施。此时，海水中蕴含的水流能量作为一种相对环保、廉价的能源愈发体现出它的价值。

目前水流能发电装置主要是通过水流驱动水轮机运转来猎取能量带动发电机运转。但是现有水轮机发电机构对于流速要求较高，一般要在1.5m/s左右才能获得较好的效益，而一些流速较低（小于1m/s)的河流和海洋潮流等往往由于水轮机相对成本过高而放弃利用。而低速流在自然水流中又占有相当大的比重，仍具有较高利用价值。

涡激振动是一种流体力学现象，它是由于黏性流体流经一个非流线型体，在物体背后发放出的涡列而引起的物体的剧烈振动。经过研究发现，当合理控制系统雷诺数以及振动体固有频率时，可以在较低流速下获得较大的驱动力以及振幅，这就为高效提取低速流中蕴含的能量提供了保证。

2、研究内容

1)设计制作出适于使用的摆动式涡激振动发电装置试验样机。

2)研究多个振动体在各自独立运动时并列布置的无量纲间距对振动体运动的影响规律。

3)研究多个振动体在固定连接时并列布置的无量纲间距对振动体运动的影

响规律。

4)设计制作适用于摆动式涡激振动装置带动的发电系统，测试在有负载时整套系统的特性和工作情况，确定适宜装置工作的水流环境匹配参数。

3、前期成果

2009年开始，项目组依托学校支持，对涡激振动发电的可行性进行了初步研究。经过努力，已经基本完成原理研究工作。经过对模型振动体长度、振动角度对振动效果影响的实验测试，已经取得了基本的实验数据。

4、项目特点

1）成本低廉。装置主体结构为圆柱振动体，其加工成本相较水轮机叶片机构要低很多，在规模化布置时只要解决了能量汇集问题，整体成本也可以得到很好控制。

2）可规模化布置。当多个振动体并列或者串列安放时，通过合理控制无量纲间距，可以使振动体之间的振动得到一定程度的加强。为规模化布置振动体提供可能。

3）适应流向可变。现有常规水轮机往往只在面对某一方向来流时才能有效获取能量，而本装置对于不同方向来流都会产生同样的往复运动，对流向没有严格限制，这一特性对利用周期性往复流动的海洋潮流具有很高的实用价值。

4）工作可靠安全。摆动式装置稳定的往复摆动工作，可避免水中杂物缠绕而导致装置停止工作的现象。低频摆动相对于高速旋转运动对于水中生物生存的影响要小得多。

涡激振动发电系统是一种完全不同于现有水轮机发电系统的全新概念，国内以及国际上对涡激振动发电的应用研究尚处于理论以及实验室阶段，其结构形式，性能特点，应用范围等都亟待进一步深入研究，以使其尽早推广使用，为节能减排事业做出贡献。在涡激振动发电领域展开深入研究对于我国在新能源开发领域取得技术以及知识产权优势也将具有重要意义。