潮流能电站载体结构分析及水动力试验研究
[Abstract]:As a clean ocean energy, tidal energy is inexhaustible. In order to fully utilize and develop tidal energy, a carrier of tidal power station which can carry power generation devices floating on the sea should be established. Because of the large opening in the carrier of the tidal power station, the structure is seriously discontinuous, and the flow field around the carrier becomes complex when the turbine is rotated. When floating at sea, the carrier itself is also affected by the mooring system. Therefore, it is necessary to calculate the structural strength of the carrier and preliminarily understand the hydrodynamic characteristics of the carrier under mooring condition. In this paper, catamaran is used as the support carrier of the power station, and the vertical shaft turbine is used as the main generating equipment. The structural strength of the carrier of the tidal power station is studied. The hydrodynamic performance of tidal power plant system is studied by the method of numerical simulation and model test. Firstly, the whole ship structure model of tidal current power plant carrier is established by software. The gravity of the hull is simulated by the plate element and the beam element of the 3D model, and other equipments are loaded into the hull in the form of mass points. Based on the three-dimensional potential flow principle, the design wave method is used to simulate the wave load, and an equivalent design wave is determined and obtained. Under this load, the calculated hull stress level can reflect the most dangerous situation of the ship in the actual sea condition. Secondly, the loads in the actual work of the carrier of the tidal power station are analyzed: gravity load, hydrostatic load and hydrodynamic load, hydraulic turbine load; When the turbine rotates, the force on the blade of the turbine is calculated in fluent software. The calculated force is converted into the force acting on the carrier of the turbine, and the load of the turbine and the wave load are loaded on the carrier of the power station in the form of combined working conditions. The yield strength is calculated and the results are compared and analyzed. The results show that the hydraulic turbine load has little effect on the strength of the hull structure. When the direction of wave and tide is the same, the working load of the turbine has a significant effect on the strength of the whole ship. The high stress region mainly concentrates on the connecting bridge and the well frame of the hydraulic turbine, especially the corner of the connection bridge and the two pieces. Finally, taking the power flow power station system as the research object, two kinds of states of the turbine under mooring and without the turbine are considered. The motion characteristics of carrier and mooring chain under regular wave conditions with different wave parameters were tested. When the experimental data are in agreement with the theoretical calculation data, the model tests are carried out on the mooring response of the carrier and the dynamic characteristics of the mooring cable. The acceleration of longitudinal and vertical motion of ship under different loading states and different wave parameters is measured experimentally. The experimental results are compared and analyzed, and the motion law of the carrier of the power plant under the action of wave and current is obtained.
【学位授予单位】:浙江海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U674.37
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,本文编号:2402107
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