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2011-05-13 10:30 |
新研究发现海啸也可变成发电的能源
复旦大学最近宣布，由该校先进材料实验室胡新华教授带领的课题组与他的合作者研究发现，一个由低频共振器排成的周期阵列能够完全阻挡住水波，这一阻挡的过程转化为电能，即便是海啸也可能变成发电的能源。这项最新成果发表在物理学领域的顶级刊物、最新一期的《物理评论快报》上。 T5 5l-.>
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后浪并非比前浪有力 ~_8Ve\Y^ /
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人们总说“长江后浪推前浪”，似乎后浪的“力气”肯定比前浪大。实际上，波浪从泛起一直到平静，不管浪花走了多少路，它所包含的能量几乎不会衰减。也就是说，无论是普通的风浪波还是海啸的水波，水波的长度周期不会使它的能量减少。 / v5Pk.!o
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胡新华教授介绍说，水波有两个特点：一是它是重力作为回复力的一种机械波，也就是说，如果没有重力，水波是不可能传播的，这也是为什么太空中不会出现水波，即便是在小小的杯子里，水也一直是平静的，不会有动荡的感觉。另一个特点是，水波是在水的表面上传播。普通的风浪波周期是1秒到25秒，海啸的波涛周期更长，周期是10分钟到两个小时。一般的风浪波是由风吹动水引起的波，而海啸则是水从海底上升或者从海面卷下来形成了波，并且造成了整个水体都在震动。 o4w+)hh
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人类对水波的研究开始得很早，即牛顿时期。而对海洋能的运用，到现在已经研究了30多年。从1975年开始，科学家们把海浪能的研究作为一个热门课题，但5年之后，随着石油价格回落，对海浪能的研究投资出现大幅度下降。但在一些发达国家，仍有不少科研机构在从事这方面的研究。 )P|%=laE8
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共振器阵列使海浪动能转化为电能 K ANE"M
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胡新华教授和他的合作者研究发现，一个低频的共振器产生的周期阵列可以完全阻挡住往常人们认为不能阻挡的长水波。因为研究结果发现，当水波的频率在共振器频率附近时，共振器阵列会完全反射水波，并且使共振器上下运动，这种强反射戏剧性地改变了共振器的海浪能吸收效率。 eb9qg.9Z
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胡新华介绍称，所谓的共振器，是一种开缝管，它和实心的柱子不同，是空心的，而且在管壁上有一些缝，通过这样的共振器排成一种阵列，而且在共振器的下方有一些可上下浮动的特殊设备，当水波频率和共振器频率相同时，就能高效地吸收海浪能量，并将机械能转化成电能。而这些特殊设计的设备未来可用于提取海浪能，成为海浪能发电厂的核心部件。 4 3]6J]!)
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海浪能的效率是风能的1000倍 "{z9 L+
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相对于我们熟悉的风能来说，海浪能是它的1000倍，因为水的密度是空气密度的1000倍，所以能量的密集程度也是风力发电的1000倍，海浪能里面的能量密度则更高。但胡新华教授表示，这一领域的缺点是海浪能的测试和研发成本要比风能高很多。 qgI
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因为海浪的频度很宽，有各种波长，就像阳光一样，光线频谱中既包含可见的部分，这就意味着需要各种频率的共振器，如果想要利用海啸的海浪能发电，按照海啸在远海中500公里的波长，近海中1到2公里的波长，要阻挡海啸的话，这个共振器就必须做得非常庞大。 R^1= :<)C
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课题组目前已经在部分海域尝试放置了共振器阵列，发现这个共振器阵列除了可以发电以外，还有另外的效果，就是阻挡海浪后，在这个阵列后面形成一片比较安静的水域，鱼类可在其中迅速地繁殖。不过目前来说，还很难将之用于渔业的发展。
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