Energy capture performance enhancement of point absorber wave energy converter using magnetic tristable and quadstable mechanisms

振幅 叠加原理 双稳态 物理 稳健性(进化) 能量(信号处理) 波能转换器 磁场 非线性系统 同轴 能量转换 转换器 计算物理学 功率(物理) 机械 电气工程 光学 光电子学 工程类 化学 量子力学 生物化学 基因
作者
Jian Qin,Zhenquan Zhang,Shuting Huang,Wei Wang,Yanjun Liu,Gui-Rong Xue
出处
期刊:Renewable Energy [Elsevier]
卷期号:221: 119775-119775
标识
DOI:10.1016/j.renene.2023.119775
摘要

This paper proposes two magnetic multistable (tristable and quadstable) mechanisms to enhance the energy capture performance of point absorber wave energy converters (PAWECs) for low-amplitude waves. Accordingly, two mechanisms consisting of several coaxial magnetic rings are designed based on the superposition effect of magnetic fields. Compared with conventional magnetic bistable mechanisms, the proposed tristable and quadstable mechanisms feature lower potential barriers and greater distances between two outermost potential wells, facilitating the occurrence of large-amplitude interwell motions in low-amplitude waves. A mathematical model is established using the Cummins equation and equivalent magnetic charge approach to depict the dynamic behavior and performance of PAWECs. The energy capture performance and average annual output power of PAWECs with tristable and quadstable mechanisms are evaluated for regular and irregular waves. The findings demonstrate that the two mechanisms significantly improve the energy conversion efficiency, enhancing their robustness against low-amplitude waves and damping detuning. The design concept of nonlinear multistable PAWECs using the superposition effect of magnetic fields provides a promising alternative for exploiting wave energy resources with low energy densities.

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