近年來，能源危機(jī)和溫室效應(yīng)導(dǎo)致的環(huán)境問題日益突出。作為一種可再生的替代能源，波浪能的開發(fā)顯得越來越重要。大部分的波浪能發(fā)電裝置復(fù)雜不可靠，發(fā)電的成本比較高，難以商業(yè)化。大部分的波浪能壓電發(fā)電裝置雖然簡單可靠，但是發(fā)電功率和效率受波浪頻率的限制。為了提高發(fā)電功率，又不得不加大裝置的尺寸。針對這些現(xiàn)實問題，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的波浪能壓電發(fā)電裝置。對其進(jìn)行了理論分析和試驗驗證，為裝置的優(yōu)化設(shè)計提供了參考。基于壓電效應(yīng)的海洋浮體發(fā)電裝置由漂浮在水面的浮體、中間的凸輪和兩邊的壓電振子組成。中間的凸輪固定在下面的浮體上，為了減小凸輪和壓電振子的作用力兩邊的壓電振子交叉排列。固定在浮體上的凸輪在波浪的推動下上下運(yùn)動，與兩邊的壓電振子交替作用，從而使其不斷的彎曲產(chǎn)生電能。這種裝置具有簡單可靠，容易維護(hù)，振動頻率高的優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合第一壓電方程，壓電振子的等效電路圖以及材料力學(xué)的基礎(chǔ)知識，建立該裝置的數(shù)學(xué)模型。然后分析了外部作用因素和壓電振子的尺寸對發(fā)電特性的影響。通過理論分析得出振動的頻率越高越好，在充分考慮材料的疲勞壽命的基礎(chǔ)上加大壓電振子的振幅。在負(fù)載阻值不是很大的情況下，并聯(lián)方... 

【文章來源】：中國海洋大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 前言
    1.1 選題的背景及意義
    1.2 壓電發(fā)電的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
2 微型波浪壓電發(fā)電的可行性分析
    2.1 壓電效應(yīng)與壓電發(fā)電機(jī)理研究
    2.2 壓電陶瓷的性能研究
    2.3 選擇壓電陶瓷的參考因素
    2.4 不同邊界條件下壓電方程
    2.5 壓電發(fā)電方式的研究
        2.5.1 壓電發(fā)電的基本單元壓電振子
        2.5.2 壓電振子的振動模式分析
        2.5.3 壓電振子的激勵方式分析
        2.5.4 壓電振子中壓電片的連接方式研究
    本章小結(jié)
3 懸臂梁壓電發(fā)電單元的理論模型研究
    3.1 長度伸縮模式的壓電振子的理論模型
    3.2 雙壓電晶片懸臂梁壓電振子的理論模型
        3.2.1 電極串聯(lián)雙壓電晶片懸臂梁壓電振子的理論模型
        3.2.2 電極并聯(lián)雙壓電晶片懸臂梁壓電振子的理論模型
        3.2.3 基于壓電效應(yīng)的海洋浮體壓電發(fā)電裝置的理論模型
    本章小結(jié)
4 基于壓電效應(yīng)的海洋浮體壓電發(fā)電裝置的發(fā)電特性
    4.1 外接負(fù)載阻值對發(fā)電特性的影響
        4.1.1 電極串聯(lián)
        4.1.2 電極并聯(lián)
    4.2 電極連接方式對發(fā)電特性的影響
    4.3 振動頻率對發(fā)電特性的影響
    4.4 壓電振子尺寸對發(fā)電特性的影響
        4.4.1 壓電振子自由端最大位移為定值
        4.4.2 自由端最大載荷為定值
    4.5 波浪能壓電發(fā)電裝置的發(fā)電效率計算
    本章小結(jié)
5 試驗研究
    5.1 壓電發(fā)電單元的制作
    5.2 實驗裝置的設(shè)計及實驗設(shè)備
    5.3 實驗結(jié)果及分析
    本章小結(jié)
結(jié)論及展望
    主要結(jié)論
    展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷
碩士期間發(fā)表的文章


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]浮島式波浪能壓電發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用[J]. 申超男,楊翠竹,李磊.  造船技術(shù). 2020(01)

博士論文
[1]路面車致變形的壓電俘能機(jī)理研究[D]. 陳奕聲.浙江大學(xué) 2016
[2]機(jī)械增頻式波浪壓電發(fā)電裝置特性的研究[D]. 林政.清華大學(xué) 2015



本文編號：3026616