自适应悬浮式潮流能发电装置水动力学研究

发布时间：2017-12-29 10:11

本文关键词：自适应悬浮式潮流能发电装置水动力学研究　出处：《中国海洋大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：潮流能是一种非常丰富的海洋能资源，它具有可预测、流速平稳等特点。当前，我国的海洋能开发正处于蓬勃发展阶段，其开发利用面临着前所未有的战略发展机遇，把握好当前的有利时机，对推动我国海洋能利用技术的发展，加快海洋能产业化进程至关重要。潮流能发电技术作为海洋能开发利用的关键技术之一，其发电装置的结构形式以及水动力学研究至关重要。本文基于青岛市应用基础研究计划项目：自适应悬浮式潮流发电技术水动力特性研究，介绍了潮流能发电装置的国内外研究现状。针对潮流能发电装置的海洋工作环境恶劣，发电水轮机的施工安装和检修不方便，费用高，难以保持水轮机的方向始终面对潮流来向以提高潮流能发电效率等问题，提出一种新型的自适应悬浮式潮流能发电技术。采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，完成了自适应悬浮式潮流能发电装置的结构研发、流体动力学载荷分析、装置尾流场分析以及装置稳定性研究。用Fluent对悬浮式潮流能发电装置整体结构进行CFD分析，得到水轮机和支撑结构在不同流速作用下的压力分布。并模拟计算在不同流速、不同间距以及不同旋转方向下悬浮式潮流能发电水轮机的特性，得到受力情况、速度矢量和流场分布等。利用CFX+ANSYS对悬浮式潮流能发电装置水轮机以及支架整体进行流固耦合分析，得出发电装置在额定工况下的变形、应力等。同时对发电装置以及水轮机叶片进行预应力模态分析，，验证了在额定工作环境以及极限工作环境下水轮机叶片以及发电装置整体的安全性。最后，建立试验样机模型，进行模型试验，以验证样机运行的可靠性和稳定性。采集必要的物理参数，进行分析计算，结合试验结果发现本装置的潜在问题。在水槽试验中同时也验证本装置在安装和检修等环节中的可行。本文研究对悬浮式潮流能发电装置工程样机的设计制造以及水动力特性分析提供了参考和指导，为自适应悬浮式潮流能发电装置的工程应用提供了理论基础。
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【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM612;P743

【参考文献】