波浪压电发电关键技术的研究

采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法，对波浪压电发电技术进行研究。建立波浪、波能采集器和压电发电机耦合的压电发电装置数学模型；探索波浪、波能采集器和压电发电机间的相互匹配原理以及动力相互作用机制；研究波浪压电发电装置自适应来波条件的技术；基于波浪理论、流体-结构相互作用和模糊理论，建立压电发电装置系统的数学模型，它包含流体-结构耦合、波能采集器结构和压电发电机优化模块，进而提出压电发电装置的优化理论；探索出各种波浪要素、波浪能采集器结构材料和几何参数、压电振子结构的材料和几何参数、控制系统和系泊条件对压电发电装置总效率的影响规律；研究小比例实海况压电发电装置的工作性能，进一步揭示提高系统发电效率的途径和方法。认识和掌握波浪压电发电技术，对波浪能的开发具有重要的科学意义和巨大的应用价值。

采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法，对波浪压电发电技术进行研究。建立波浪、浮子和压电发电机耦合的压电发电装置数学模型；探索波浪、浮子和压电发电机间的相互匹配原理及动力相互作用机制；基于波浪理论、流体-结构相互作用和模糊理论，建立压电发电装置系统的数学模型，它包含流体-结构耦合、波能采集器结构和压电发电机优化模块，进而给出压电发电装置的优化理论；探索出各波要素、浮子结构材料和几何参数、压电振子结构的材料和几何参数对装置效率的影响；探索了波浪压电发电装置适应来波条件的技术；研究小比例实海况压电发电装置的工作性能，进一步揭示提高系统发电效率的途径和方法。所提出的波浪能压电发电装置具有完全知识产权，由于波浪压电可直接发电，其装置简单、移动性好，可就地利用波浪能提供电力而无需柴油发电机或蓄电池，独特的性能使得波浪压电有望于广泛应用于海事各领域，为我国海洋权益的保护、水上、水下航海器的监测、海洋水文的量测提供有效的电力保障。因此，波浪压电发电的研究成果具有十分重要的理论和应用价值。. 本项研究圆满地完成了预定的研究计划中的各项研究内容，获得了丰富的研究成果。这些研究成果通过学报论文、会议论文、专利和著作的方式发表。已在国、内外刊物上公开发表和录用学术论文14篇（其中2篇SCI论文），另有6篇已投稿（其中4篇为SCI源刊），其余论文待后续工作总结完毕后撰写发表，预计本项目的全部研究成果可发表论文20篇以上；编著了《2013水力学与水利信息学进展》，编写了《水工设计手册》第3章水力学中的第六、七和十五节；公开和授权的国家发明专利6项；研究成果获第五、六届全国水力学与水利信息学大会优秀青年论文奖各一项、获全国第二届大学生水利创新设计大赛特等奖一项和创新大赛优秀指导奖一项、获清华大学第二十四届学生实验室建设贡献奖二等奖一项；张永良等人入选教育部2013年度“创新团队发展计划”（IRT13025）（陈永灿领衔）；张永良获清华大学第十三届“良师益友”奖。在执行项目的三年中，特邀了美国、英国、爱尔兰、瑞典共7位专家学者来清华大学进行学术交流，对项目相关的科学和技术问题进行了深入地交流；成功举办第六届全国水力学与水利信息学大会。指导了研究生20人（其中博士后1人、博士生7人、外国留学生8人），达到了培养人才的目的。