[实用新型]一种基于异质结结构的水波聚能装置

说明书

本发明公开了一种基于异质结结构的水波聚能装置，包括一对间隔设置的平行板，两平行板间的空腔分为通道1和通道2，通道1两侧的平行板上设有对称式周期性间隔排列的第一凸起结构，通道2两侧的平行板上设有对称式周期性间隔排列的第二凸起结构，相邻的第一凸起结构和第二凸起结构间隔一定距离形成异质结结构，当水波入射通道时，水波逐渐在两通道连接处的异质结结构处形成界面态，从而将整个通道中的水波能量汇聚在异质结处，且共振幅值达到最大值，从而实现水波能量汇聚。该装置结构简单，易实现；适应性强，聚波能力好；对水流传播干扰小；装置中两种通道内两侧侧壁凸起尺寸可根据海面波浪情况进行调节。

技术领域

本实用新型涉及水波能源应用技术领域，特别涉及应用于海上的一种基于异质结结构的水波聚能装置。

背景技术

随着科技的发展与进步，人类对资源的需求量日益增长，而海洋资源作为一种可再生能源，近年来正逐渐成为科研人员关注的焦点。我国作为世界上的海洋大国之一，拥有广阔的海域和总量客观的海洋资源，运用科学的方式合理的开发和利用海洋资源对我国国民经济能够长久的可持续发展起着至关重要的作用。

异质结是由具有不同带隙结构的复合半导体材料组成，随着研究的深入，异质结已经发展成为可由任意具有不同能量或频率带隙的结构或材料组成。在异质结的每个层面或者每个区域间，可以形成能够使能量局域化的界面态，这种现象也就是固体物理中所称的塔姆态。值得注意的是，当两种具有不同带隙的周期结构连接时，会在连接处形成异质结，从而能够在带隙中产生额外的通带，在周期结构中处于通带频率的导波会逐渐在异质结附近形成界面态，使波在该处振动幅值达到最大。

Lin和Li于2001年在Physical reviews B 上发表论文（Interface states inphotonic crystal heterostructures），研究了基于光子晶体异质结中的界面态，发现通过增加界面空间，产生了横向晶格滑动，实现了对界面态的控制。

Xiao等人在2015年于Nature Physics上发表（Geometric phase and bandinversion in periodic acoustic systems ），在声子晶体中研究了能带反演和结构的几何相位关系。

Fan等人于2017年在声波导中讨论了Bragg禁带和高阶横向共振模式的non-Bragg禁带中单一模式局域化形成的界面态，并发表了论文（Single-mode interface states inheterostructure waveguides with Bragg and non-Bragg gaps）。

由于异质结所具有的界面态问题吸引了很多研究人员在不同领域内的探索如光子晶体和声子晶体，并进行了大量的结构设计和一系列的应用研究。在异质结处形成的界面态能够使得波的能量局域化，并且可以根据结构参数的设计让某些需要的频率通过具有禁带的结构。低频水波具有和声波以及光波相似的波动特性，故可以将该机理和结构应用于调控水波。传统的水波能量收集装置利用地势的高低差以及特殊的地形以实现利用水波能源，这不仅对水波能量收集装置放置位置的选择有了较为苛刻的要求，而且还会影响水波的传播以及工作效率，特别的对于造成下游水流的截流和断流问题就凸显了出来。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种对水流传播干扰小，适应性强且聚波能力好的水波聚能通道。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种基于异质结结构的水波聚能装置，包括一对间隔设置的平行板，两平行板间的空腔分为通道1和通道2，通道1两侧的平行板上设有对称式周期性间隔排列的第一凸起结构，通道2两侧的平行板上设有对称式周期性间隔排列的第二凸起结构，相邻的第一凸起结构和第二凸起结构间隔一定距离形成异质结结构，当水波入射通道时，水波逐渐在两通道连接处的异质结结构处形成界面态，从而将整个通道中的水波能量汇聚在异质结处，且共振幅值达到最大值，从而实现水波能量汇聚。