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本发明公开了一种带有可替换球窝卡扣的扑翼发电装置及其工作方法，用于海洋能源、河流能源的利用以及振荡扑翼能量采集的应用。该装置包括可替换球窝卡扣结构、扑翼叶片、齿轮齿条传动机构、动力输出装置等。装置工作时，利用流体流经扑翼叶片表面形成的脱落涡激励扑翼叶片运动，实现扑翼叶片振荡过程自启动；利用扑翼叶片振荡采集储量丰富的可再生流体能，无需消耗化石燃料，实现绿色发电；利用流体冲击弹性膜形成自适应球窝结构，实现高效流动控制，提升扑翼能量采集性能；采用可替换卡扣结构方便更换不同弹性膜以适应复杂流场条件，实现对低品质流体动能的高效开发。扑翼发电装置将叶片沉浮运动和俯仰运动动能传递到动力输出装置，进而转化为电能输入电网。

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种带有可替换球窝卡扣的扑翼发电装置及其工作方法，该扑翼发电装置可在海洋、河流、近海浅滩或狭窄水道中，利用弹性膜材料受流体冲击产生的自适应内凹球窝结构，增强扑翼表面涡结构的强度和尺度，提高扑翼装置能量采集效率，并通过卡扣结构实现多种类型弹性膜材料的替换，实现在不同流动条件下的有效流动控制，充分采集来流能量，同时为流体动能的开发和利用、扑翼能量采集装置的性能提升提供新思路。该扑翼发电装置具有充分采集丰富的来流动能、可形成弹性自适应球窝结构、流动控制提高能量采集效率、卡扣结构便于替换弹性膜材料、适应性强等优良特性，同时该扑翼发电装置利用弹性膜材料受流体冲击形成自适应变形球窝结构，无外加流动控制装置，具有轻量化、结构简单、不占用外部作业空间等优点，将其应用于海洋、河流中采集流体能具有显著的结构优越性。

近年来，随着世界经济的不断发展，各国工业化程度越来越高，生产制造等环节所需电力资源持续上涨。为满足电力需求，传统火力发电方式加大投入和产出，在供应充足电力的同时带来了化石燃料等不可再生能源储备量不断下降和环境污染等不良后果，这迫使世界各国纷纷着手能源生产结构转型，推动低碳发电进程。目前，发展海洋能、太阳能和风能等清洁可再生能源发电，不断寻求提升能源利用效率、合理开发清洁能源的有效方法和技术，成为当前世界各国亟需解决的技术难题。

扑翼发电装置通过叶片在水流中的往复振荡采集来流动能，进而转化为电能，实现了对低品质、分散度高的流体能的有效利用。扑翼叶片结构简单、振荡速度较低，运行噪音小，相比传统水轮机，扑翼能量采集装置运行时对附近水域生物和生态环境干扰很小，属于环境友好型装置。与此同时，扑翼能量采集装置对应用环境的要求较低，可在浅滩、狭窄水域、近海等特殊环境下表现出优良的采集效果，适应性强，是近年来公认的具有巨大发展潜力的新能源利用装置之一。

现有的扑翼发电装置的主体结构是标准型线的扑翼叶片，通常采用合金材料一体成型。在运行过程中，通过调控扑翼在流场中的沉浮、俯仰振荡模式或是通过多个扑翼间的相互作用来获得较优的能量采集效果。专利一种利用可再生能源的串联扑翼发电装置公布了一种串联扑翼结构，该设计利用串联扑翼布置形式提升扑翼能量采集效果，但只考虑了普通扑翼型线结构，尚未涉及在扑翼表面设置球窝等流动控制结构，忽略了流动控制结构对扑翼表面流体流动特性的促进作用，因而扑翼采集流体能的能力尚未被充分开发。

海洋能源、河流能源等流体能拥有巨大的能源基数，其形成于万有引力和太阳辐射的作用，可以认为是一种无穷尽的清洁能源。然而，在不同天气、风速等外界条件影响下，流体存在不同流速、不同流体密度的情况，形成潮汐、洋流等自然现象。若采用一成不变的扑翼结构，不能适应外界流体的性能变化，将无法充分采集特殊自然现象时流体蕴含的动能，造成流体能的浪费，降低了扑翼发电装置的能量输出率，导致装置适应性下降。

咸阳职业技术学院创始于1937年，2004年经陕西省人民政府批准，教育部备案，由原陕西省乾县师范学校、彬县师范学校、仪祉农业学校和咸阳市体育运动学校、卫生学校、技工学校等6所学校合并而成，是咸阳市人民政府直属的唯一一所全日制公办普通高等学校。学院为省级示范高职院校、省级“双高计划”建设单位、全国文明单位、全国绿化模范单位、国家节约型公共机构示范单位和中国特色“双高计划”高水平专业群建设单位。全日制在校学生20000多名。

本发明具有以下几个优点：

1、该装置可实现对绿色清洁能源的有效利用，通过扑翼叶片的沉浮俯仰耦合振荡采集海洋、河流中的流体动能，实现从分散度高、品质低的流体动能到电能的转换，无需消耗化石燃料，转换过程不存在环境污染；借助浮台结构，装置工作区域接近水面，不但可以实现对近水面水域所具有的更大流体动能的采集，实现振荡过程自启动，同时还可以省去海底、河床的固定装置，简化装置结构，提升经济性能，在浅滩、近海海岸、狭长水域、海洋、河流等多种水域环境下表现出很好的适应性。

2、该装置利用弹性膜材料特性，在扑翼振荡过程中弹性膜受到流体冲击作用并发生内凹变形，从而在扑翼表面形成形状和尺寸与流动情况有关的自适应球窝结构，实现流动控制效果，该过程充分利用了扑翼叶片的中空结构，不占用外部空间，且无需外加流动控制机构，结构简单且成本低；球窝结构加剧扑翼表面流体的流动分离，形成强度更强、尺度更大的涡结构，进而增强扑翼叶片的流体能采集效果和采集效率，提升对流体动能的利用率。

3、该装置的弹性膜在不同流体流速、冲击角度等流动条件下的变形程度不同，形成不同尺寸和形状的球窝结构，具有自适应调节流动控制强度的能力。与此同时，可配置多种弹性模量和厚度的弹性膜材料，根据洋流、潮汐等自然现象、天气变化适时调整弹性膜材料，实现在多变流动条件下对流体动能的充分开发。

4、本发明设计带有弹性膜的球窝卡扣结构，通过定位片和限位槽之间的配合实现安装，便于拆卸、替换和维护。

5、利用压阻传感器实时监测弹性膜变形情况，根据反馈数据高效、合理调整弹性膜材料。

6、本发明的发电装置整体结构简单，质量轻，叶片振荡速度低，无噪音，对环境和生物干扰小。

技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，希望具备此项技术研发的技术方，能够承接此项目。