为了解决能源不断减少与人们日益增长的能源需求之间的矛盾,需要调整能源结构,发展新能源产业。波浪能作为新能源中的一种,其储量大且能流密度高。因此,对波浪能的开发和利用备受关注。目前已提出多种波能利用方案,但均未能实现大规模的商业化推广。效率是导致这一局面的首要原因。共振状态下波能系统效率高且聚能能力强的现象已为试验和理论所证实。基于波能系统共振的思想,武汉大学蔡元奇教授提出了一种主动共振波能利用力特性进行调整,使波能系统的自振频率与海浪频率一致,以实现波能系统共振。技术。该波能利用技术的原理是通过在波能装置中设置可调的刚度对波能系统动本文通过推导得到的控制模型,对主动共振波能装置试验样机的动力特性进行分析,着重研究配重高度对其动力特性的影响;并通过数值仿真试验对样机的捕能能力进行研究,分析影响样机效率的因素及能量转换的机理。从中发现:(1)在不改变样机外形尺寸和吃水深度的情况下,改变其配重高度,会对可调刚度及振型模态造成影响。当配重质心位于某一位置时,样机可调刚度和振型会产生奇异,影响其正常运行。该位置与波浪频率有关。波浪频率越高,该位置越低。因此,为了能够有效地扩大样机所适用的海浪周期范围,需要根据常遇海浪周期合理地设置配重的质心高度,以避免其接近该奇异点。(2)目前所设计的样机尺寸较小,其特性类似于点吸收式,以捕获垂荡方向的能量为主。在对样机内配重位置的调整过程中,纵摇方向的运动及力矩变化较大。随着配重位置的下降,纵摇方向力和速度响应的相位得到调整,逐渐由相位反向到相位同向,纵摇向由向外辐射能量逐渐成为捕获能量。(3)降低样机的配重高度及增大样机浮体部分的转动惯量能够有效的减小样机的纵摇角度,增强样机的抗倾覆能力,同时为提高样机的输出功率提供条件。(4)减小样机的PTO阻尼可以有效地提高摆振子的振幅,提高摆振子所捕获的能量。但随着PTO阻尼的减小,浮体部分的振动幅度也会相应的增大,样机的往外辐射能量的能力增强。样机的功率并不随PTO阻尼单调变化,因此存在最佳PTO阻尼。(5)增加摆振子的重量和摆臂的长度,可以大幅度的提高样机的功率,但同时也增强了波能系统的非线性。在非线性很强时,样机浮体部分捕获的能量和PTO提取的能量仍比较稳定,有利于样机转换波能。由数值仿真试验的结果得知,通过调整样机的设计参数能够有效地提高样机的效率。目前,计算得到样机的最大波能转换效率为32.7%,若继续对样机的设计参数进行优化,将进一步提高样机的效率。可见,主动共振波能技术是一种高效且易实现的波能利用技术。