潮流能水轮机阵列的水动力学建模

发布时间：2020-05-28 17:54

【摘要】：目前各种各样的潮流能水轮机在全球各地测试或运营,但大规模的开发潮流能需要在合适的地点布置大量水轮机组成的潮流能阵列。如何提高阵列中水轮机的性能对潮流能的开发至关重要,而其中最基础的即是水动力学问题。考虑到潮流能阵列水动力学的多尺度性和复杂性,本文主要采用理论建模的方法来分析问题。我们首先对部分阻塞阵列进行了推广,提出了在垂向和横向上都布置多个水轮机的二维水轮机阵列模型。同时,我们在阵列模型中加入了自由表面的影响,使其可以适用于更广泛的不同Fr下情况。结果表明,相比于一维水轮机阵列,二维阵列拥有更大的获能潜力。之后我们将部分阻塞模型与潮道振动模型结合,同时考虑阻塞效应、水轮机布置和潮道振动对水轮机性能的影响。这三个因素分别是单机尺度、阵列尺度和水道尺度问题的要点。我们发现,水轮机的功率随阵列中水轮机数量而变化的趋势主要与水道本身的参数有关。此外合理的布置方式也会适当降低达到最大功率的阻塞系数。分析还表明,定常流动下的最优布置阵列在考虑潮道振动时仍然是最优的,但最优布置所带来的功率增长率会减小。
【图文】：

上海交通大学硕士学位论文第一章 绪论背景积占地球总面积的 71%，到达地球的各种来自宇宙的能量和海水中，部分转化为各种形式的海洋能。海洋能是清洁利用海洋能对缓解能源危机和环境污染问题具有重要的意浪能、潮流能、潮汐能和温差能等。其中潮汐能由其他星化产生，而由上述引力导致的海水流动的动能称为潮流能

图 1-2 Siemens Marine Current Turbines 公司的 Seagan 潮流Fig.1-2 Seagan of Siemens Marine Current Turbines富集点多出现在群岛地区的海峡、水道及海湾的狭底地形等因素的影响，流速较大。而潮流能的功率度成正比，因此相比于风能，其伴随的能量也是巨流能还是潮汐能，其最主要的两大特征是可预测性所决定的[2]。通过谐波分析，目前我们已经可以比流速的精确判断需要更加复杂的水动力学数值模拟潮流(汐)能的另一个特点是间断性，我们很难从某。一般而言，潮流能的潜在开发地点应该由 M2 潮低于水轮机发电的最低工作流速时，，水轮机无法进地点、节气以及水轮机设计的影响，但一般而言有源估算与开发
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P743.3

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本文编号：2685607