科研立項(xiàng)開(kāi)題答辯最最終板

1、LOGO組組 長(zhǎng)：郭文杰長(zhǎng)：郭文杰小組成員：蔣羽桑、陳祥小組成員：蔣羽桑、陳祥 張贏今、郭杉張贏今、郭杉仿生魚尾擺動(dòng)海流發(fā)電裝置研究仿生魚尾擺動(dòng)海流發(fā)電裝置研究20142014年科研立項(xiàng)開(kāi)題報(bào)年科研立項(xiàng)開(kāi)題報(bào)告告項(xiàng)目簡(jiǎn)介項(xiàng)目簡(jiǎn)介課題背景課題背景選題依據(jù)選題依據(jù)研究方案研究方案可行性分析可行性分析創(chuàng)新點(diǎn)和特色創(chuàng)新點(diǎn)和特色預(yù)期成果預(yù)期成果一、課題背景l(fā) 海洋能1可再生2潔凈無(wú)污染3能量多變，分布不均 海洋能通常包括：潮汐能、波浪能、海洋能通常包括：潮汐能、波浪能、海流能、海流能、海洋溫差能、海洋鹽海洋溫差能、海洋鹽差能差能 海洋每年吸收的太陽(yáng)能相當(dāng)于海洋每年吸收的太陽(yáng)能相當(dāng)于37萬(wàn)億萬(wàn)億kWh，每

2、每km2大洋表面水層含大洋表面水層含有的能量相當(dāng)于有的能量相當(dāng)于3800桶石油桶石油燃燒發(fā)出的熱量，因此海洋又被稱為燃燒發(fā)出的熱量，因此海洋又被稱為“藍(lán)色油田藍(lán)色油田”。一、課題背景l(fā) 海流能 海流能是指流動(dòng)的海水所具有的動(dòng)能。海流能是指流動(dòng)的海水所具有的動(dòng)能。 海流能發(fā)電：與風(fēng)力、水力發(fā)電原理相似，利用流動(dòng)的介質(zhì)來(lái)海流能發(fā)電：與風(fēng)力、水力發(fā)電原理相似，利用流動(dòng)的介質(zhì)來(lái)推動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電。海流發(fā)電裝置主要有輪葉式、降落傘式和磁推動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電。海流發(fā)電裝置主要有輪葉式、降落傘式和磁流式。流式。一、課題背景v 隨著仿生技術(shù)的進(jìn)步，模仿自然界中魚類的運(yùn)動(dòng)方式和相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)官，隨著仿生技術(shù)的進(jìn)步，模仿自然界

3、中魚類的運(yùn)動(dòng)方式和相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)官，即仿生機(jī)器魚是目前水下機(jī)器人領(lǐng)域一個(gè)重要研究方向和研究熱點(diǎn)，即仿生機(jī)器魚是目前水下機(jī)器人領(lǐng)域一個(gè)重要研究方向和研究熱點(diǎn)，主要集中在模仿魚類的高效、高速、高機(jī)動(dòng)，高靜謐性。主要集中在模仿魚類的高效、高速、高機(jī)動(dòng)，高靜謐性。v 目前，水下機(jī)器人的仿尾鰭推進(jìn)方式的研究工作開(kāi)展比較深入，尾鰭目前，水下機(jī)器人的仿尾鰭推進(jìn)方式的研究工作開(kāi)展比較深入，尾鰭推進(jìn)器的實(shí)用化程度也較高，但并沒(méi)有人進(jìn)行過(guò)利用海流能沖擊魚尾推進(jìn)器的實(shí)用化程度也較高，但并沒(méi)有人進(jìn)行過(guò)利用海流能沖擊魚尾使其擺動(dòng)發(fā)電方面的研究。使其擺動(dòng)發(fā)電方面的研究。（一）學(xué)術(shù)價(jià)值（一）學(xué)術(shù)價(jià)值（二）應(yīng)用價(jià)值（二）應(yīng)用價(jià)值

4、（三）國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析（三）國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 實(shí)驗(yàn)研究表明：仿生魚尾比傳統(tǒng)螺旋槳實(shí)驗(yàn)研究表明：仿生魚尾比傳統(tǒng)螺旋槳推進(jìn)推進(jìn)效率高效率高30%，將其改造成的發(fā)，將其改造成的發(fā)電裝置能夠更加高效的利用海流能發(fā)電。電裝置能夠更加高效的利用海流能發(fā)電。目前，仿生魚尾主要應(yīng)用在水下機(jī)器人作為推動(dòng)裝置來(lái)帶動(dòng)船舶行駛，而用在目前，仿生魚尾主要應(yīng)用在水下機(jī)器人作為推動(dòng)裝置來(lái)帶動(dòng)船舶行駛，而用在發(fā)電方面的很少。仿生魚尾發(fā)電裝置的研究可望為能源利用開(kāi)辟新的研究方向。發(fā)電方面的很少。仿生魚尾發(fā)電裝置的研究可望為能源利用開(kāi)辟新的研究方向。隨著全球氣候變暖，能源供應(yīng)緊張，各國(guó)政府加大可再生能源利用的力度，其隨著全球

5、氣候變暖，能源供應(yīng)緊張，各國(guó)政府加大可再生能源利用的力度，其中就包含海洋能。我國(guó)一些沿海城市可以利用該裝置進(jìn)行發(fā)電，緩解能源緊的問(wèn)題中就包含海洋能。我國(guó)一些沿海城市可以利用該裝置進(jìn)行發(fā)電，緩解能源緊的問(wèn)題。二、選題依據(jù)研究方案研究方案 實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)方案研究目標(biāo)研究目標(biāo)三、研究方案電能轉(zhuǎn)換控制單元電能轉(zhuǎn)換控制單元2 2）仿生魚尾擺動(dòng)控制）仿生魚尾擺動(dòng)控制1 1）仿生魚尾最佳獲能形狀）仿生魚尾最佳獲能形狀 3) 3) 往復(fù)式發(fā)電機(jī)往復(fù)式發(fā)電機(jī)(一)研究目標(biāo)v 研究并研發(fā)出仿生魚尾擺動(dòng)海流發(fā)電裝置研究并研發(fā)出仿生魚尾擺動(dòng)海流發(fā)電裝置( (二）研究?jī)?nèi)容二）研究?jī)?nèi)容研究不同魚類的研究不同魚類的生物學(xué)構(gòu)造

6、并進(jìn)生物學(xué)構(gòu)造并進(jìn)行簡(jiǎn)化行簡(jiǎn)化, ,構(gòu)造生構(gòu)造生物學(xué)模型物學(xué)模型研究仿生魚尾的研究仿生魚尾的工作原理，建立工作原理，建立數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型研究不同仿生魚研究不同仿生魚尾推動(dòng)裝置，確尾推動(dòng)裝置，確定出幾種較好的定出幾種較好的設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行試驗(yàn)，做出實(shí)行試驗(yàn)，做出實(shí)物模型物模型由淺入深，逐步分析，理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，注重創(chuàng)新。由淺入深，逐步分析，理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，注重創(chuàng)新。（三）研究方法（三）研究方法仿生實(shí)驗(yàn)?zāi)７律鷮?shí)驗(yàn)?zāi)M擬查閱相關(guān)文查閱相關(guān)文獻(xiàn)獻(xiàn)數(shù)學(xué)建模數(shù)學(xué)建模 郭文杰負(fù)責(zé)裝置的整體設(shè)計(jì)及制作，以及各個(gè)系統(tǒng)間的配合和經(jīng)費(fèi)管理。應(yīng)熟悉仿真軟件，及一定的動(dòng)手制作能力。 蔣

7、羽桑負(fù)責(zé)負(fù)責(zé)動(dòng)力系統(tǒng)的曲軸或者轂輪的設(shè)計(jì)動(dòng)力系統(tǒng)的曲軸或者轂輪的設(shè)計(jì)，以及平衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。，以及平衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。熟悉熟悉matlab或其他數(shù)學(xué)工具，進(jìn)行參數(shù)的求取?；蚱渌麛?shù)學(xué)工具，進(jìn)行參數(shù)的求取。 陳祥負(fù)責(zé)力學(xué)分析，驗(yàn)證機(jī)構(gòu)的力學(xué)性能是否合理，模擬運(yùn)動(dòng)以及相關(guān)負(fù)責(zé)力學(xué)分析，驗(yàn)證機(jī)構(gòu)的力學(xué)性能是否合理，模擬運(yùn)動(dòng)以及相關(guān)參數(shù)的確定。參數(shù)的確定。 張贏今負(fù)責(zé)仿真魚尾的形狀設(shè)計(jì)，材料的選取和制作。熟悉負(fù)責(zé)仿真魚尾的形狀設(shè)計(jì)，材料的選取和制作。熟悉soildworks和和cad等制圖軟件，還有一定動(dòng)手加工能力。等制圖軟件，還有一定動(dòng)手加工能力。 郭杉負(fù)責(zé)往復(fù)式發(fā)電機(jī)的研發(fā)與制作，熟悉電磁學(xué)及具備

8、很強(qiáng)的動(dòng)手能負(fù)責(zé)往復(fù)式發(fā)電機(jī)的研發(fā)與制作，熟悉電磁學(xué)及具備很強(qiáng)的動(dòng)手能力。力。4 4、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)方案v技術(shù)路線圖技術(shù)路線圖四、可行性分析 仿生魚尾擺動(dòng)海流發(fā)電裝仿生魚尾擺動(dòng)海流發(fā)電裝置具有極其廣闊的市場(chǎng)前景和置具有極其廣闊的市場(chǎng)前景和很高的潛在價(jià)值很高的潛在價(jià)值 ; ; 此項(xiàng)研究對(duì)此項(xiàng)研究對(duì)不同類型魚尾的工作原理及效不同類型魚尾的工作原理及效率進(jìn)行分析，進(jìn)而探究其發(fā)電率進(jìn)行分析，進(jìn)而探究其發(fā)電性能性能, ,具有一定的研究?jī)r(jià)值具有一定的研究?jī)r(jià)值 ; ; 設(shè)設(shè)計(jì)出高效的利用海洋流發(fā)電裝計(jì)出高效的利用海洋流發(fā)電裝置置, ,對(duì)于節(jié)省能源有重大的科研對(duì)于節(jié)省能源有重大的科研價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。價(jià)值和應(yīng)用

9、價(jià)值。五、創(chuàng)新點(diǎn)及特色（一）項(xiàng)目的（一）項(xiàng)目的傳統(tǒng)的海流發(fā)電轉(zhuǎn)化方案?jìng)鹘y(tǒng)的海流發(fā)電轉(zhuǎn)化方案效率低，目前只有效率低，目前只有30-40%。創(chuàng)新點(diǎn)：創(chuàng)新點(diǎn)：本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低加工成本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低加工成本，對(duì)轉(zhuǎn)化效率有較大幅度的提本，對(duì)轉(zhuǎn)化效率有較大幅度的提高。高。傳統(tǒng)海流發(fā)傳統(tǒng)海流發(fā)電效率低電效率低本項(xiàng)目效率本項(xiàng)目效率高，成本低高，成本低（二）特色：（二）特色：實(shí)現(xiàn)可再生實(shí)現(xiàn)可再生能源的利用能源的利用大力開(kāi)發(fā)可再生能源已成為世大力開(kāi)發(fā)可再生能源已成為世界各國(guó)的共識(shí)界各國(guó)的共識(shí).本項(xiàng)目符合節(jié)能本項(xiàng)目符合節(jié)能環(huán)保主題。環(huán)保主題。六、預(yù)期成果Achivement 1正在正在做做通過(guò)查閱資料及通過(guò)查閱資料及數(shù)據(jù)分析，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析，設(shè)計(jì)出不同類型魚尾出不同類型魚尾裝置裝置Achivement 25-6月月通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作分通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作分析各項(xiàng)方案的優(yōu)析各項(xiàng)方案的優(yōu)劣勢(shì)、確定出最劣勢(shì)、確定出最佳方案佳方案Achivement 38-11月月認(rèn)真按照設(shè)計(jì)性認(rèn)真按照設(shè)計(jì)性方案進(jìn)行試驗(yàn)，并方案進(jìn)行試驗(yàn)，并作好實(shí)驗(yàn)記錄，寫作好實(shí)驗(yàn)記錄，寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，最后好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，構(gòu)思論分