王延辉[1]2004年在《温差能驱动的水下监测平台性能分析与试验研究》文中研究说明水下监测平台对海洋环境的监测具有重要的作用,与使用电能作为驱动能量的水下监测平台相比,温差能驱动水下监测平台具有工作时间长,工作深度深,噪声小等特点,因此在海洋科研与军事领域都具有广阔的发展前景。热机是温差能驱动水下监测平台的动力装置。本文试验研究了热机的特性,证明了热机工作的可行性。并通过试验测定了热机的传热功率和对外做功功率,分析了影响热机功率的几个因素,给出了提高热机功率的措施。本文对滑翔与垂直升降运动水下监测平台的运动性能进行了分析。对于滑翔运动水下监测平台,文章主要讨论了它在垂直剖面上的滑翔运动,通过线性化和适当简化,得到了它的运动状态方程,并以此分析了可控性与可观测性;对于垂直升降运动水下监测平台,文章给出了它在垂直直线上的运动分析,并讨论了它的稳定性。论文讨论了温差能驱动垂直升降水下监测平台的机械结构设计和控制系统设计,并以消耗能量小和安全性高为原则,对控制系统的硬件进行了选取和设计,并做了相应的软件设计。为了验证水下监测平台在较小的温差驱动下能否实现要求的垂直升降运动,本文研制了温差能驱动的垂直升降运动水下监测平台的样机模型,并通过试验验证了样机的工作是可行的。
张大涛[2]2005年在《温差能驱动的水下监测平台系统设计与实验研究》文中研究说明水下监测平台对海洋环境的监测具有重要的作用,与使用电能作为驱动能量的水下监测平台相比,温差能驱动水下监测平台具有工作时间长,工作深度深,噪声小等特点,因此在海洋科研与军事领域都具有广阔的发展前景。热机是温差能驱动水下监测平台的动力装置。本文详细介绍了热机的工作原理以及使用范围。本文对垂直升降运动水下监测平台的运动性能进行了分析,并讨论了系统垂直运动的稳定性。根据温差能驱动的工质材料试验结果和监测平台的运动分析,结合微结构剖面测量的试验指标完成了温差能驱动的垂直升降水下监测平台机械系统设计。控制系统研究包括两部分,一部分是温差能驱动水下监测平台垂直运动控制系统,另一部分是微结构剖面测量控制系统。监测平台垂直运动控制系统设计以低能耗与高可靠性为基本设计指标,同时考虑系统的小型化﹑简单化,采用集中式控制系统,并采用了中央控制单元协调各个功能模块的结构化设计思想。微结构剖面测量控制系统则以微小信号测量与处理为主要目标。温差驱动水下监测平台于二零零五年七月在浙江省千岛湖区进行了水下实验。实验结果表明各项设计指标达到设计要求。
谢春刚[3]2005年在《温差能驱动的水下滑翔器热机设计与实验研究》文中研究指明水下滑翔器是在无人操作的前提下,携带各种传感器,长期自主式地通过滑翔运动进行各种海洋科学探测。它对海洋环境的监测具有重要的作用。如果将多个水下滑翔器在一定经度和纬度的海域中分别编制成舰队,就可构成全球大部分海域的监测网络,实现从近海到深海大范围长时序地海洋监测,因此它在海洋科研与军事领域都具有广阔的发展前景。在水下滑翔器的种类之中电驱动水下滑翔器虽然具有相当高的工作可靠性,但是由于它们所采用电池作为驱动能源,因此,其航行时间和范围就必然要受到电池容量的约束。本实验室成功研制出了温差能驱动水下滑翔器的驱动装置-温差热机。本文对水下滑翔器的系统组成及工作原理作了较详细地阐述,总结了水下滑翔器一般的设计流程,建立了系统动力学模型,分析了影响水下滑翔器航行性能的主要因素,并利用ADINA对换热器的导热状况进行了模拟仿真。对温差热机进行了热力学性能地测试,验证了其工作的可行性。基于本原理,进一步成功开发出了温差水下滑翔器,并对其进行了深水试验。
王延辉[4]2007年在《水下滑翔器动力学行为与鲁棒控制策略研究》文中进行了进一步梳理水下滑翔器(Underwater Glider)是一种新型的水下自航行器(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV),由于其在位作业时间长、巡航范围广、能耗少等优点,已经逐渐应用于海洋监测和探测领域,发挥着越来越重要的作用,受到广泛关注。根据所使用的驱动能源,水下滑翔器可分为电能驱动与温差能驱动水下滑翔器。温差能驱动水下滑翔器使用海洋温差能作为驱动能源,其能耗更小,在位工作时间更长,噪音更小。本文设计开发了温差能驱动水下滑翔器,并进行了水域试验,验证了水下滑翔器设计的正确性和功能实现的有效性。在水下滑翔器的设计过程中,论文建立了水下滑翔器动力学模型,并进行了控制器设计,以确定相关设计参数和分析系统的运动特性。本文的主要研究成果为:1.设计了我国首台温差能驱动水下滑翔器试验样机,此样机可以利用工作水域表层与深水层约10摄氏度的温度差实现动力驱动,通过浮力的改变实现沉浮,通过耐压舱内部偏心旋转重物和平移重物的运动实现姿态调整。2.使用吉布斯——阿佩尔方程(Gibbs–Appell Equations)建立了水下滑翔器系统动力学模型。此模型同时考虑了偏心旋转重物与平移重物的共同作用,能够准确反映水下滑翔器的动力学特性,对同类水下自航行器的动力学建模具有参考价值。本文分别对滑翔器在叁维空间和垂直剖面的运动性能进行了分析,研究了水下滑翔器设计参数与运动性能的关系,获得了水下滑翔器运动速度范围和运动方向范围,并确定了相关的设计参数。3.设计了水下滑翔器LQR调节器,对滑翔器闭环反馈系统在垂直剖面的运动作了仿真分析,研究了系统对干扰的抑制能力和对参考输入的跟踪情况。4.考虑到水下滑翔器的参数不确定性,设计了基于参数不确定性控制模型的H∞鲁棒控制器。论文对闭环反馈系统的标称性能,鲁棒稳定性和鲁棒性能进行了分析,得出了相关设计参数的摄动范围,保证了水下滑翔器在一定的参数摄动情况下仍能获得良好的控制效果,增加了水下滑翔器的运动安全性。
侯圣智[5]2003年在《温差能驱动自治式水下机器人动力装置工作机理的研究》文中指出海洋温差能是一种可再生的清洁能源，与以电能为动力的水下机器人相比，温差能驱动的自治式水下机器人具有活动范围广、航行时间长、下潜深度深等特点，具有广阔的发展前景。温差能驱动装置是一种将热能转换为机械能的装置。本文研究了温差能驱动装置的循环过程，从热力学的角度分析了它的热循环机理，给出了装置热效率的估算方法。针对装置中存在的不可逆过程，建立了不可逆卡诺热机模型以及基本优化公式，对于驱动装置的结构优化和效率的提高具有理论指导意义。温差能驱动装置中的热传导问题，是影响装置功率的关键因素。本文根据装置中热传导的特点，建立了求解相变传热的数学模型，介绍了两种求解相变热传导的方法，即焓法和热阻法。研究温差能驱动装置的关键问题是工质材料的选择。本文在对多种材料进行分析的基础上，首次采用了具有温敏特性的相变材料十六号水凝胶作为温差能驱动装置的工质材料，通过对材料特性参数的测定，验证了材料的可行性。本文研制出以十六号水凝胶作为工质材料的温差能驱动装置的试验样机，试验结果表明，该材料基本满足驱动装置的特性要求。
孔巧玲[6]2010年在《利用海洋温差能的水下热滑翔机相变过程和动力性能研究》文中研究说明温差能驱动的水下滑翔机具有工作寿命长、构造简单、成本低、无噪音等特点,在海洋环境观测和水下军事侦察等方面具有重要的应用价值,已成为水下工程领域近几年来的研究热点。目前,国内外对热滑翔机的研究仍处于样机试制和实验阶段。温差能驱动的水下滑翔机,通过特殊的动力系统将海洋温差能转化为机械能,驱动滑翔机航行。其动力系统的工作特性将影响滑翔机从海洋温跃层获取能量的效率,而动力系统中的相变储能装置是实现水下滑翔机的长行程、无噪声的海洋探测工作的核心部分。本文对水下热滑翔机动力系统的相变储能装置的相变过程和影响因素进行研究,探讨滑翔机在水下运行时的动力性能及其对滑翔机整机性能的影响。首先,本学位论文利用数值模拟结合试验研究的方法,获取了固-液相变材料的体积变化规律及影响因素。在研究该问题中,所建立的数学模型,也适用于各种固-液相变材料体积变化规律的研究。所设计的实验方法,能够克服相变材料粘附管壁的困难,能够克服相变材料凝固体积变化量难以测量的困难。论文根据热滑翔机动力系统储能装置的物理模型,建立基于焓法的相变传热数学模型,采用液相分数场与温度场解耦的方法,模拟分析了影响动力系统储能装置传热效率的因素。研究结果表明,合理选择相变材料,提高相变材料的热物性能,增大动力系统与外界环境的温差,合理设计相变储能装置的结构尺寸,减小容器的半径或是增大滑翔机的运行速度,都可以提高动力系统的传热效率。热滑翔机通过动力系统中储能工质的体积变化来改变外胆的体积,从而改变滑翔机的整机净浮力,实现沉浮运动。储能工质的体积变化规律及影响因素决定了滑翔机动力系统的工作性能和滑翔机水下运行时的姿态控制。因此,本论文对相变材料的体积变化规律进行了实验研究和数值模拟分析。基于动力系统储能装置的相变传热模型,根据相变材料液相分数场的分布,推导出储能工质体积变化率的数学模型。通过实验验证和数值模拟分析,得到储能工质的体积变化规律。即储能工质在初始阶段具有较快的体积变化速率;其体积变化率跟相变速率有关,同时与相变过程中液相成分或固相成分有关;所有影响相变速率的因素均会影响体积变化速率。在外界压力的作用下,熔解过程的体积变化率小于凝固过程的体积变化率。在涉及承压较高的应用场合,应考虑压力作用的影响,以保证工作装置的正常运行。对给定体积的相变材料,增大Ste数(Ste ? c p?T /L)、Bi数( Bi ? hl /?)和减小圆柱形容器的尺寸,可以提高动力系统的输出功率。根据储能工质体积变化规律曲线,可求得最佳相变时间点和最优体积变化率,可以提高动力系统的综合性能。其次,本学位论文利用数值模拟方法,研究了运行于海洋温跃层间滑翔机的动力系统相变过程,获取了滑翔机运行中的体积变化规律、冷暖水层停留时间、动力系统阀门定时控制策略。通过滑翔机运行潜深优化、循环时间优化和输出功率变化规律研究,得到了提高滑翔机输出功率的途径。对滑翔机在赤道附近海域温跃层间的工作过程进行模拟优化,优化后的循环时间比未优化前减少了30%,滑翔潜深减小了40%。设计未达到100%体积膨胀率的行程,可缩短行程时间和减小滑翔潜深,提高动力系统输出功率,还可以预留部分相变材料作为能量损失补偿。再其次,本学位论文采用对浅跃层和深海跃层间工作的滑翔机进行研究的方法,获取了温跃层厚度和强度与滑翔性能之间的关系。浅跃层型的海洋温跃层,跃层的上界和下界温度对滑翔机的运行过程影响较大。跃层的上界温度越高,下界温度越低,相变速率越大,在冷、暖水层停留时间越短。深水跃层型的温跃层,其跃层的强度和上界温度对滑翔机的运行过程影响较大。跃层的强度越大,相变速率越快,滑翔机的潜深越小,循环所需的时间越短。跃层的上界温度越低,滑翔机需在暖水层停留的时间越长。最后,本学位论文采用动力系统工作性能与滑翔机水动力性能结合的方法,研究体积变化率与滑翔速度、攻角之间的关系,获取了动力系统输出功率与水下运行阻力之间的平衡关系,获取了提高整机性能的途径。滑翔机的水动力性能参数影响滑翔机运行姿态和动力系统的设计。滑翔机攻角和运行速度增大,滑翔机的水下运行阻力增大,滑翔机用于克服阻力所需的净浮力增大。相应地所需相变材料的体积变化率也随着增大。在给定的温跃层间运行的滑翔机,攻角增大,水下运行时的滑翔角减小,潜深、垂直运行速度和每循环所需的时间都随着增大。滑翔机的整机设计应根据具体的任务进行,按滑翔机运行速度、行程、潜深和负载能力等目标参数进行优化,以得到最优的整机综合性能。本论文的研究揭示了滑翔机动力系统的工作规律及其影响因素,指出提高动力系统输出功率的途径。通过滑翔机工作过程的模拟,结合实测海洋温跃层的温度分布,合理设计滑翔机在冷暖水层的停留时间,精确定时控制动力系统阀门的开闭,及时调整滑翔机运行姿态,保证滑翔机能够长时间的稳定运行。将滑翔机动力系统的工作特性与水动力性能参数给合起来,分析动力系统输出功率与滑翔机水下运行阻力间的平衡,得到影响滑翔机整机性能的因素,为合理设计动力系统相变材料体积变化率大小,以及对整机性能进行改进和优化设计提供了理论依据。
倪园芳[7]2008年在《温差能驱动水下滑翔机性能的研究》文中进行了进一步梳理海洋温差能具有很大的开发利用潜力,针对军事和科研对水下运载器续航能力的要求,论文研究了温差能驱动水下滑翔机的性能。论文工作包括两部分:滑翔机运动过程的分析和温差能动力系统工作过程的研究。在运动过程分析中,论文研究了滑翔机的运动机理和航行效率。依据滑翔机受力分析建立的运动方程显示,外胆宜安装在滑翔机尾部,使其体积变化引起的机身浮心位移有利于滑翔机俯仰角度的调整。通过能量转换分析,得出滑翔机航行效率由机翼升阻比和机身航行角决定,航行角在10~40度范围内,增大机翼升阻比可显着提高航行效率;并由计算得出,在升阻比一定的情况下,总存在一个使滑翔机航行效率达到最大的航行角度,为样机工作参数设计提供了理论依据。温差能动力系统性能的研究围绕系统中各部件的工作过程而展开。论文分析了蓄能器内工作气体的热力过程及其对滑翔机航行深度和节能效果的影响。研究表明,单位锯齿形航程中,热力循环过程包括储能、保压、释能、再保压,及补能过程。减小储能、释能过程偏差和汽缸体积利用率可增大滑翔机航行深度,提高汽缸体积利用率,节省机舱空间,但限制了航行下限深度,实际设计过程中应权衡。基于气体热力过程的能量分析,论文计算了温差能驱动滑翔机相对电动滑翔机的耗能系数,确定了此类滑翔机具有节能效果的条件。为深入了解滑翔机正、负浮力之间的状态转换过程,论文从能量传递液体的流动过程出发,基于流体动力学,建立了系统中各调节部件体积变化的数学模型,研究表明负浮力系统能自动满足浮力调节幅度的要求,正浮力系统则要求充气压力大于或等于航行下限深度压力。论文利用Simulink软件动态模拟调节过程,仿真结果对叁通阀闭合动作的控制和阀口开启度的优化具有指导意义,使浮力系统符合预设的标准。论文重点研究了相变装置的传热特性,基于焓法模型能量方程,数值模拟了感温工质的相变过程。模拟结果表明,由于液相工质对流效应的存在,固液相变速度远大于液固相变速度,装置采用多根细长圆管可显着提高相变效率。通过程序计算工质在航程中的相态,论文揭示了动力系统中所有阀门的控制时序规律,保证系统具有循环工作特性。同时根据工质液相和固相的保持时间,确定了滑翔机的临界航程范围,使工质能获得足够的温差能,实现既定的体积变化量。本文还设计了一种针对水下滑翔机试验用的热泵装置型海洋温跃层模拟系统,并构建了实际试验台架,为滑翔机的水下试验奠定了基础。论文通过数值模拟和动态仿真,确定了影响滑翔机工作特性的关键因素,掌握了温差能动力系统的控制规律。为样机的实际设计、控制提供决策方向,使系统处于科学的控制和管理之下,并符合预设的标准。
田文龙[8]2016年在《基于水下系留平台的海流能发电装置关键技术研究》文中进行了进一步梳理水下系留平台是一种投放在海洋中依靠锚链直接与海底相联接的水下平台,在军事防御、海洋资源调查等军民两方面有广泛的应用。为了实现实时监测、侦察的能力,水下系留平台必须具备长时间水下连续工作的能力,水下工作时间是衡量水下系留平台性能的一个重要指标。但是目前水下系留平台都采用自带电池供电,但受体积尺寸、重量的限制,携带能源是有限的,极大限制了水下系留平台的水下连续工作能力。本文以探索研究水下系留平台水下能源补给为主要目的,提出基于水下系留平台的海流能发电装置方案,利用海流能作为原动力,并将之转换为可供水下系留平台使用的持续电能。在广泛查阅和研读国内外相关文献的基础上,采用数值模拟与理论计算研究相结合的方法,围绕基于水下系留平台的海流能发电装置方案、海流发电叶轮水动力性能、叶轮-平台耦合运动性能等关键技术问题展开初步探索性研究,本文主要研究成果及创新性点表现在以下几个方面:(1)水下系留平台海流能发电装置小型化方案设计。首先根据水下系留平台的特殊性,提出了适用于水下系留平台的海流能发电装置技术指标;按照技术指标,提出了两种适用于水下系留平台的伸缩式海流能发电装置,分别为垂直轴式和水平轴式;利用叶素-动量理论优化设计了一种适用于低流速、小型化的海流发电叶片;提出了利用磁力耦合器进行叶轮力矩传输的方案,有效解决叶轮转轴的水下密封问题,通过磁力场仿真验证了磁力耦合器进行力矩传输的可行性。(2)垂直轴海流发电叶轮水动力性能研究。建立了适用于计算垂直轴海流发电叶轮的CFD仿真模型,详细介绍了计算域划分、边界条件设置、计算网格划分以及CFD求解设置策略;着重分析计算了网格密度、仿真步长以及湍流模型对叶轮非定常计算结果的影响,通过对比已有的实验数据,总结出一套高精度的数值模型设置参数;在此基础上,对比分析了不同叶片弧度、叶片张开角度对叶轮平均水动力性能(推力、侧向力、扭矩和功率)的影响;借助于流场可视化技术,分析了叶轮转速、叶片张开角度对叶轮瞬时水动力性能的影响机理。(3)水平轴海流发电叶轮水动力性能研究。首先对静态叶轮进行定常数值仿真,对比几种不同叶片的叶轮在特定海况下的水动力性能,选出性能最优的叶片作为非定常数值仿真的对象;之后针对复杂工况下的水平轴海流发电叶轮,通过非定常CFD建模仿真,对比研究叶轮尖速比、叶轮展开长度、平台姿态角以及湍流强度等影响因素对叶轮水动力性能和尾流场分布的影响。(4)水下系留平台耦合运动性能研究。平台姿态变化对叶轮发电性能有明显影响,因此有必要分析叶轮-平台系统耦合运动的稳定性。首先基于Newton-Euler法建立了水下系留平台主体的六自由度动力学模型;考虑到水下系留平台在海洋环境的作用下处于一种大攻角下的微速分离流动状态,利用CFD技术分析水下系留平台大攻角绕流下的流体动力特性,得到大攻角下水下系留平台的各水动力参数;根据数值计算结果对叶轮周期性水动力进行拟合,得到叶轮周期性扰动力模型;根据集中质量法建立了水下锚揽的叁维动力学模型,引入锚链首端和末端的动力学和运动学耦合条件,建立整个水下系留平台的耦合动力学模型;基于系统耦合动力学模型,分析比较了平台重浮力配置、锚缆长度、叶轮伸出位置以及海流流速等参数对叶轮-平台系统耦合运动性能的影响。
周徐斌[9]2012年在《水下热滑翔机的外壳形状分析研究与试验》文中研究指明水下热滑翔机是人类迈向海洋，征服海洋的重要武器。水下热滑翔机作为一种高效环保，浮力驱动，低噪声的自主式水下运载器，可以广泛用于海洋科考以及军事经济领域。与传统的电力推进的水下机器人相比，水下热滑翔机以海洋温差能为能源，通过特殊的动力装置将热能转化为机械能进行航行，由于无须配备电池，其续航能力远强于电力推进的水下机器人。需要注意到海洋温跃层的温差较小，往往不超过20℃，温度梯度值仅为约0.2℃/m，可利用的温差能的能量品质较为低下。因此，水下热滑翔机必须面对热机效率较低，热机输出功率不大的情况。在这种情况下，为了能够持续航行，势必要求水下热滑翔机具有较高的水动力性能，如较低的阻力而较大的升力等。基于以上考虑，本文进行外形设计的主要出发点之一是择优挑选具有较高水动力性能的设计方案。水下热滑翔机无外挂推进装置，通过相变材料的体积变化来产生正负净浮力控制滑翔机的运动状态。净浮力的变化只能实现滑翔机的沉浮运动，为了实现水平运动和偏转运动，实现机动地航行，需要装配水平翼和尾翼，水平翼可以将升力转化为水平力，而尾翼可以产生侧向力。本文以优化设计大升阻比的机翼为目标，通过CFD技术和机翼性能的经验公式，分别对水平翼和尾翼的翼型和平面形状参数进行分析，并通过数值模拟的方法，优化水平翼及尾翼的合理安装位置，使得机翼造成的阻力增加量较小同时机翼本身相对于滑翔机的力学效果最佳。水下热滑翔机的外壳设计和试制完成后，为了检验滑翔机的实际性能，需要选择合适的场所进行试验。如果选择具有温跃层的海洋或湖泊作为试验地，则需要消耗较大的成本和较长的时间，非常不便，而且由于水下自然环境复杂面临丢失模型的风险。因此，本文基于相似理论研究在室内建立海洋温跃层模拟水池的方案，为水下热滑翔机提供可重复性高，稳定便捷的试验环境。合理地设计室内海洋温跃层模拟水池参数，如缩尺比，水池的主尺度，温度梯度场，动力相似数等。最后，通过传感器实测验证了设计的温度梯度的目标值，说明具备了模拟海洋温跃层的能力。为了检测设计的水下热滑翔机的水动力性能，基于建成的海洋温跃层模拟水池，搭设水动力试验系统。该系统由拖曳系统，应变电测系统，数据采集系统叁部分组成。在试验前，利用标定试验验证了自制测力元件的可靠性，然后对不同迎角状态下的滑翔机缩尺模型的阻力进行了实测。通过缩尺模型试验得到了水下热滑翔机在不同攻角下第一手的阻力数据，为今后水下热滑翔机的功率设计打下了基础；通过与数值计算的结果进行比对，还验证了温跃层模拟水池水动力模拟的可靠性。
王乐萍[10]2012年在《基于PEMFC的温差能驱动水下滑翔器能源系统研究》文中研究指明水下滑翔器作为一种低能耗大航程水下潜器，在海洋环境监测领域具有良好的应用前景。温差能驱动水下滑翔器以海洋温差能作为驱动能源，在巡航范围和作业时间上，更具优势，成为水下滑翔器技术发展方向之一。但是，受海洋温差品质与海洋热源不稳定的限制，温差能驱动水下滑翔器不能实现全海域工作。此外，水下滑翔器在航行过程中，需间歇地切换下潜与上浮作业，导致电功率需求波动较大，对其能源系统中电源的输出功率有较高要求。针对上述问题，结合质子交换膜燃料电池(PEMFC)的工作特点与超级电容器(UC)的储能特性，本文提出了温差能驱动水下滑翔器PUTE (PEMFC-UC-Thermal Engine，质子交换膜燃料电池-超级电容器-温差热机)热电联供能源供给理念，对温差能驱动水下滑翔器PUTE能源系统进行了理论分析、系统设计及实验研究，以期突破海洋环境温差对温差能驱动水下滑翔器工作海域的限制，使之具有全海域作业能力。本文的主要研究内容与成果如下：针对温差能驱动水下滑翔器对热、电能的综合需求特征，提出了温差能驱动水下滑翔器PUTE (PEMFC-UC-Thermal Engine)热电联供能源供给理念，即以质子交换膜燃料电池为测控单元提供电能；同时，将其余电能储存于超级电容器中，作为驱动各种阀与电机等大功率、间歇短时工作单元的电源；以质子交换膜燃料电池发电产生的热能驱动温差热机，从而使温差能驱动水下滑翔器具有全海域、大航程、长时间作业能力。通过分析温差热机的工作机制，建立了温差能驱动水下滑翔器的热能需求模型；根据电负载的工作模式，建立了温差能驱动水下滑翔器的电能需求模型。在此基础上，以本实验室研制的温差能驱动水下滑翔器样机THERMAL为实例，得到了在设定巡航参数下，THERMAL总能耗及电、热功率需求曲线。以THERMAL为实例，提出针对温差能驱动水下滑翔器PEMFC-UC混合电源方案适用程度的评价方法。此方法从热能与电能需求的匹配度出发，基于水下滑翔器的工作参数，得到不同航行条件下所需的热电比例，并结合PEMFC正常工作时的热电比例，得到工况区域内PEMFC-UC混合电源适用性分布情况。依据温差能驱动水下滑翔器热能与电能需求，设计了温差能驱动水下滑翔器样机THERMAL的PUTE能源系统。建立了热力学模型，对PUTE能源系统性能进行了热力学分析及优化。根据质量平衡方程与能量平衡方程，得到了PUTE能源系统的综合效率。开发了PUTE能源系统的原型样机，并对PUTE能源系统进行了实验研究。原型样机实验表明：PEMFC能够可靠地驱动温差热机运行，有效地改善了温差热机的驱动性能；UC储能单元能够为大负载提供所需功率；PUTE能源系统能够满足温差能驱动水下滑翔器的能源动力需求。
参考文献：
[1]. 温差能驱动的水下监测平台性能分析与试验研究[D]. 王延辉. 天津大学. 2004
[2]. 温差能驱动的水下监测平台系统设计与实验研究[D]. 张大涛. 天津大学. 2005
[3]. 温差能驱动的水下滑翔器热机设计与实验研究[D]. 谢春刚. 天津大学. 2005
[4]. 水下滑翔器动力学行为与鲁棒控制策略研究[D]. 王延辉. 天津大学. 2007
[5]. 温差能驱动自治式水下机器人动力装置工作机理的研究[D]. 侯圣智. 天津大学. 2003
[6]. 利用海洋温差能的水下热滑翔机相变过程和动力性能研究[D]. 孔巧玲. 上海交通大学. 2010
[7]. 温差能驱动水下滑翔机性能的研究[D]. 倪园芳. 上海交通大学. 2008
[8]. 基于水下系留平台的海流能发电装置关键技术研究[D]. 田文龙. 西北工业大学. 2016
[9]. 水下热滑翔机的外壳形状分析研究与试验[D]. 周徐斌. 上海交通大学. 2012
[10]. 基于PEMFC的温差能驱动水下滑翔器能源系统研究[D]. 王乐萍. 天津大学. 2012
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