[发明专利]基于变质量的宽频VIV能量收集装置及其效率验证方法

说明书

基于变质量的宽频VIV能量收集装置及其效率验证方法。目前涡激振动能量收集装置在流速变化下，锁定区间随之变化，导致能量收集效率低。本发明中台架两侧分别设有多个驰振机构，纵向连接柱的顶端同轴设置有上筒体，上筒体顶端可拆卸连接有封盖，上筒体内设有电磁线圈，上筒体通过上弹性件与台架的两端相连接，纵向连接柱下端设有移动条，电磁发电机构输入端与移动条相连接；效率验证方法首先建立驰振能量振动方程模型，基于有限差分法对常微分方程组进行求解，基于分析数据，根据宽频VIV能量收集装置的基础数据进行计算分析，得出理论指标值，将理论指标值与基于变质量的宽频VIV能量收集装置的实际指标值相比较，从而实现敏感性验证过程。

技术领域：

本发明具体涉及一种基于变质量的宽频VIV能量收集装置及其效率验证方法。

背景技术：

随着化石能源的消耗，环境污染问题的日益加剧。开发利用可再生能源成为了一种替代方法。海洋流能因为能量密度高，储量丰富可再生的特点，是当前再生能源利用的热点领域。涡激振动(VIV)是海洋工程领域一种常见的现象，圆柱体在来流作用下结构表面产生交替脱落的漩涡，漩涡作用于圆柱体后引发了结构振动。但目前涡激振动能量收集装置在流速变化下，锁定区间随之变化，导致能量收集效率低的问题，从而也缺少相关能量收集情况的有效验证手段，导致投入使用后的装置能量收集效率方面难以实现定量评价。

发明内容：

为解决上述背景技术中提及的问题，本发明的目的在于提供一种基于变质量的宽频VIV能量收集装置及其效率验证方法。

基于变质量的宽频VIV能量收集装置，包括台架、电磁变质量装置、电磁发电机构、多个驰振机构和多个上弹性件，所述台架为匚字形架体；电磁变质量装置包括封盖、上筒体、纵向连接柱和移动条，纵向连接柱竖直设置在台架的上方，台架的两侧分别设置有多个驰振机构，纵向连接柱的顶端同轴设置有上筒体，上筒体顶端可拆卸连接有封盖，上筒体内设置有若干个电磁线圈，若干个电磁线圈之间形成有内腔，内腔内设置有若干个铁磁性小球，上筒体分别通过至少一个上弹性件与台架的两端相连接，纵向连接柱的下端设置有移动条，电磁发电机构设置在台架上，电磁发电机构的输入端与移动条相连接。

利用具体实施方式一至十二所述的基于变质量的宽频VIV能量收集装置实现的效率验证方法，首先建立驰振能量振动方程模型，然后基于有限差分法对常微分方程组进行求解，基于分析数据，根据基于变质量的宽频VIV能量收集装置的基础数据进行计算分析，得出理论指标值，将理论指标值与基于变质量的宽频VIV能量收集装置的实际指标值相比较，从而实现对基于变质量的宽频VIV能量收集装置的能量收集性能的验证过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

一、本发明中的基于变质量的宽频VIV能量收集装置的结构设计合理且简单，通过台架、电磁变质量装置、电磁发电机构、多个驰振机构和多个上弹性件之间相互配合工作原理就是通过电磁变质量装置通过多个上弹性件在台架上往复运动产生的涡激振动能量传递给电磁发电机构进行收集的过程。本发明通过将电磁变质量装置的固有频率设定为随漩涡泄放频率改变的动态值，直接地增大了锁定区间，增益发电效果，收集能量效果和收集效率持续稳定。

二、本发明中基于变质量的宽频VIV能量收集装置还配合效率验证方法实现对其自身收集能量的工作性能的评价过程，评价计算过程合理且准确，能够及时评价基于变质量的宽频VIV能量收集装置处于不同时间段下的工作性能，进而定量评价其工作效率，利于为后续相关研究提供可靠数据。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的第一立体结构示意图；

图2为本发明的第二立体结构示意图；

图3为本发明的第三立体结构示意图；

图4为电磁变质量装置的立体结构示意图；