张永良  俞慧峰
     （清华大学 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京　100084）
摘 要：为了培养创新型和复合型人才，开发了一个多俘能原理波力发电的教学试验平台显得尤为重要。本文首次提出了一种多俘能原理波力发电试验教学平台，该试验教学平台主要由两节浮体、悬摆板、带浮球系泊系统、液压缸、水轮机、发电机、外电路所组成，是拦截和衰减型波力发电系统的混合体，是两种波浪能俘能原理集一起的装置。开发该试验教学平台可增进理解海洋波浪、水流、波浪-装置结构相互作用机理、振子、液压系统、水轮机、发电机和电路方面的知识，强化所牵涉到的水动力学、动力学、机械学、电学等各学科知识的联系和理解，增进海洋波力发电的实验教学质量，认识如何提高波力发电的效率的途径和方法。
关键词：试验教学平台；波力发电；多俘能原理；多学科交叉；教学质量
中图分类号： 　　文献标志码：Ａ

Development of experimental teaching platform: ocean wave power generation using multiple energy harvesting principles
Zhang YongLiang，Yu HuiFeng
State Key Laboratory of Hydro-Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
Abstract: In order to cultivate the innovative and interdisciplinary talents, to develop an experimental teaching platform of ocean wave power generation by using multiple energy harvesting principles seems to be very important. The platform proposed for the first time in this paper is composed of two floaters, a suspending plate, a mooring system with a floating ball, two hydraulic cylinders, a water turbine and a power generator. The experimental teaching platform can enhance the understanding of marine hydrodynamics, wave-structure interaction mechanism, vibrator, hydraulic system, water turbine, power generator, and electrical circuit, strengthen involved interdisciplinary knowledge understanding, improve experimental teaching quality and enhance understand how to improve the efficiency of converting wave power into electricity.
Keywords: Experimental teaching platform; wave energy; interdisciplinary; experimental teaching quality

中国海域的波高普遍较小、周期较短、能流密度较低[1,2]。这就更需要我们去高效开发和利用这些资源，避免资源浪费，确保波浪能资源开发的可持续发展，保证回报的最大化。海洋波浪能转换技术经过二十多年的快速发展，世界上众多国家和地区的科学家已提出了300多种波力发电装置和6400多项波浪能转换技术专利[3]。然而，如何高效地利用海洋波浪能和确保全生命周期内装置可靠性和生存性问题至今尚未得到根本解决，这严重阻碍着波浪能利用的产业化发展。
最近十年来，我国高度重视波浪能资源的利用和开发[4，5]，清华大学也在不断地加强这领域的学科建设，开设辅修学位课程，每年清华大学多个系的本科生学习海洋波浪能利用方面的知识和参加波浪能利用的创新大赛。众所周知，波浪能的利用是发明家的乐园，传统的课堂教学束缚了学生创新思维和创新意识，使得学生的缺乏创新能力和实践能力得不到挖掘和发挥。“海洋波浪能利用的实验教学平台”[6]能较好地让学生认识和掌握海洋波浪能的开发方法以及流体、结构、机、电三个一级学科交叉的知识。为了更好地培育学生的创新思维和提高学生的创新能力、提升具有开拓性思维和实验教学水平和培养高素质复合型的人才，开发一个具有功能更强的海洋波浪能利用的试验教学平台显得尤为必要和重要，特别是一个具有前沿技术的多俘能原理的波力发电系的试验平台建设，来激发学生的创新灵感和了解最前沿的科学技术。据作者所知，至今为止还没有建立起一个多俘能原理的海洋波浪能利用试验教学平台，这是对之前所建立的“海洋波浪能利用的实验教学平台”[6]的进一步发展。本文是首个所介绍的多俘能原理的波力发电试验教学平台开发。下面对海洋波力发电的试验教学平台的建设、功能和特色进行介绍和讨论。