基于波浪能转换的液态金属磁流体发电过程关键问题的研究

波浪的特性是超低速往复运动，这是波浪能向电力高效转换的难点。近年来，随着海洋可再生能源开发利用的日益重视，研究适合波浪能转换的发电新技术成为海洋能开发利用领域的研究热点。利用液态金属在波浪力的作用下产生的往复运动切割磁力线，从而产生感生电动势，可实现波浪能到电能的直接转换，是一种高效、高可靠、低成本的波浪能发电新技术。而往复式液态金属磁流体发电机的研究将是该项新技术应用的关键。.本项目针对波浪能驱动的液态金属磁流体发电系统，进行往复低频外力作用下，电能转换过程中的磁流体效应和磁流体动力学基础问题的研究，揭示电能转换过程中能量损耗的机理和影响因素，提出控制理论和方法，为高效大型的波浪能发电系统的研究提供理论依据和实验数据，推动海洋波浪能转换技术的研究和应用进程，具有重要的理论价值、经济效益和社会意义。

波浪的特性是超低速往复运动，这是波浪能向电力高效转换的难点。近年来，随着海洋可再生能源开发利用的日益重视，研究适合波浪能转换的发电新技术成为海洋能开发利用领域的研究热点。利用液态金属在波浪力的作用下产生的往复运动切割磁力线，从而产生感生电动势，可实现波浪能到电能的直接转换，是一种高效、高可靠、低成本的波浪能发电新技术。而往复式液态金属磁流体发电机的研究将是该项新技术应用的关键。本项目对往复式LMMHD发电机及其应用技术中尚需认识和解决的关键问题进行了系统研究。.取得了如下创新性研究成果：.1. 建立了液态金属磁流体发电机三维仿真模型，研究了瞬态电、磁、流场、热等多物理场的耦合计算方法，分析了非稳态条件下，液态金属在通道内的磁流体效应，得出了哈特曼效应的变化规律。.2. 通过三维数值仿真，研究了高磁雷诺数条件下液态金属磁流体发电通道的电磁场特性，揭示了端部效应产生的机理，得到了感生磁场对发电机输出性能的影响规律，提出了抑制端部效应和感生磁场影响的控制方法。.3. 分析了多种适合于海洋环境的低熔点液态金属发电工质的特性，获得了一种性能优异的镓合金配方，实验验证了该工质的电磁特性及其材料相容性，该工质已在多个试验装置中应用。.4. 分析了电极表面流固界面接触电阻的形成机理及其对输出电压的影响，提出了一种固液金属界面接触电阻的测量方法，并实验研究了液态金属与固体紫铜电极间的静态接触电阻。.5. 建立了点吸收式液态金属磁流体波浪能发电系统耦合分析模型，研究了波浪、浮体及液态金属磁流体发电机的相互作用及其变化规律，并在波浪模拟环境和实海况条件下进行了试验验证，获得了发电机优化设计方法和液态金属磁流体波浪能发电系统协同设计原则。.6. 公开发表科技论文9篇，其中SCI/EI/CPCI收录论文5篇，另有2篇EI收录源的论文已被录用，将于2016年出版。.7. 获得国内发明专利授权5件，国内发明专利受理2件。.8. 举办专题学术研讨会4次，100余人参加会议。项目组成员参加国际国内学术会议23人次。项目负责人应邀做国际国内大会特邀学术报告4次。.9.项目获得的镓合金及点吸收式波浪能发电系统已获得1000万元的项目资助。.10.培养博士研究生1 人，硕士研究生3人。