深水网箱的发电系统研究

发布时间：2017-10-16 11:23

  本文关键词：深水网箱的发电系统研究

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【摘要】：在过度的捕捞以及海洋环境污染日趋严重的今天,近海水产资源日渐枯竭,海洋渔业面临结构调整的重大任务。深水网箱以其养殖高效率、大容量、环保型的养殖模式优点进入人们的眼球,作为系统集成创新的海洋装备,其存在若干关键技术,包括网箱的平衡升降、智能投喂、电量供应等等,其中充足的电量供应是深水网箱智能化的前提。由于深水网箱所处海域的水流速度不能太高,因此本文提出一种在低流速下总体发电量高的潮流能发电系统,为深水网箱提供能量。针对深水网箱中的潮流能捕获叶轮,本文进行了系统的分析与设计,并主要做了以下研究：发电系统选择潮流能捕获叶轮的结构形式时,先对深水网箱的所处海域流速进行分析,最终确定为垂直轴阻力型叶轮。在传统S型叶轮的基础上,通过建立流体的质量连续性方程对叶片结构进行优化,初步设计了类S型叶轮作为该深水网箱的潮流能捕获叶轮。建立了三维类S型叶轮在流场中的运动数学模型,并利用Ansys Fluent计算软件对不同淹没度下的叶轮进行流体动力学仿真计算,得出在每一种工况下,类S型叶轮的动态转矩系数与旋转角度的关系曲线,分析两者之间的关系,并计算各种工况下叶轮捕获的功率和功率系数。最后,对整个潮流能发电装置的主要部件在海水中的受力情况进行分析校核,保证发电系统安全可靠。通过以上分析设计,制作了整个深水网箱发电系统的实验模型,在水槽中通过牵引装置模拟海况进行测试,实验得出的数据与仿真结果大体一致。在深水网箱系统中,提高潮流能发电系统叶轮的捕获效率对深水网箱的产业化发展有着非常重要的意义。
【关键词】：深水网箱 潮流能发电 类S型叶轮 低流速
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM612
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 1 绪论13-22
• 1.1 论文的研究背景13-14
• 1.2 深水网箱发展现状14-16
• 1.2.1 国外深水网箱发展的状况14-15
• 1.2.2 国内深水网箱发展的状况15-16
• 1.3 潮流能发电的概括16-20
• 1.3.1 国外潮流能发电的概况17-19
• 1.3.2 国内潮流能发电的概况19-20
• 1.4 研究意义和研究内容20-21
• 1.4.1 研究意义20-21
• 1.4.2 研究内容21
• 1.5 本章小结21-22
• 2 深水网箱的发电系统设计22-36
• 2.1 潮流特性分析分析22-25
• 2.1.1 潮流的分类22-23
• 2.1.2 潮流的周期性23
• 2.1.3 深水网箱示范区域的流速分析23-25
• 2.2 导流增速25-26
• 2.3 发电系统潮流能捕获装置的选择26-28
• 2.4 发电系统叶轮的优化设计28-31
• 2.4.1 叶片重叠系数的选取28-29
• 2.4.2 叶片形状的优化29-30
• 2.4.3 叶轮数目和叶轮阶数的选取30-31
• 2.4.4 叶轮的长径比选择31
• 2.5 潮流能捕获装置做功分析31-35
• 2.5.1 叶轮完全置于水中时的做功分析31-32
• 2.5.2 叶轮未完全置于水中时的做功分析32-35
• 2.6 本章小结35-36
• 3 深水网箱发电系统的叶轮数值计算模拟36-55
• 3.1 基本控制方程36
• 3.2 叶轮CFD数值求解方法36-44
• 3.2.1 湍流模型37-40
• 3.2.2 明渠流动40-41
• 3.2.3 用户定义函数41-42
• 3.2.4 运动区域的建模方法42-44
• 3.3 叶轮的数流体分析计算44-46
• 3.3.1 叶轮三维模型的建立44
• 3.3.2 叶轮模型的网格划分44-45
• 3.3.3 FLUENT流体计算45-46
• 3.4 仿真结果分析46-53
• 3.5 本章小结53-55
• 4 深水网箱发电系统中主要部件的受力分析校核55-61
• 4.1 叶轮材料的选择55
• 4.2 叶轮的尺寸和结构55-56
• 4.3 叶轮的装配图56
• 4.4 重要部件的设计与校核56-60
• 4.4.1 转轴的设计与校核56-59
• 4.4.2 轴承的选择与校核59
• 4.4.3 联轴器的选择与校核59-60
• 4.5 本章小结60-61
• 5 实验方法及结果分析61-66
• 5.1 实验装置的设计61-63
• 5.2 模型实验与结果分析63-65
• 5.3 本章小结65-66
• 6 总结与展望66-68
• 6.1 总结66-67
• 6.2 对后续研究工作的展望67-68
• 参考文献68-72
• 攻读学位期间的学术成果72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 张果宇;蒋劲;刘长陆;;风力发电机整机气动性能数值模拟计算与仿真研究[J];华东电力;2009年03期

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7 徐君卓;大型抗风浪深水网箱养鱼技术专题系列讲座(三) 国外大型深水养殖网箱类型介绍[J];中国水产;2001年10期

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本文编号：1042410