水平轴潮流能发电装置基础冲刷及支撑结构的优化设计
发布时间：2020-12-28 17:39
为了解决能源短缺的现状，潮流能发电越来越受到人们的重视，座海底式潮流能发电装置的支撑结构的研究，有重要的理论意义和工程应用价值。对潮流能发电装置进行CFD计算流体动力学分析，模拟计算潮流载荷。在强潮流环境中，研究基础结构的冲刷很有必要，在涨落潮两种工况下，对基础冲刷进行数值模拟，研究冲刷分布规律。此外，利用冲刷研究的结论，进行冲刷防护的分析和数值模拟。为了提高设计水平和减少工程成本，对支撑结构进行优化设计，在满足设计要求的情况下，得到最优的设计参数。本文研究内容和结论如下：分析机组所处的潮流和波浪等环境条件，并通过计算公式推导水轮机运行参数。建立潮流能发电装置整体结构的CAD模型，对整体结构进行涨落潮两种工况的CFD分析，为基础冲刷研究以及结构优化设计奠定基础。本文对工程海域的地质条件进行分析，通过经验公式分析基础周围可能的最大平衡冲刷深度，然后在涨落潮两种情况下，进行CFD数值模拟。通过模拟可得到基础周围流速矢量分布、动压力分布以及剪切应力分布，研究冲刷区强弱分布规律。研究各种现有冲刷防护方法和理论，指出它们的使用条件，设计适合本文实际情况的冲刷防护方案，然后对加冲刷防护结构后的冲刷...
【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SeaFlow型300kW潮流能转换装置
流电站的稳定性受风浪影响较大。除此之外，恶劣的水质条件会加剧潮流能发电装置腐蚀，进而影响寿命。因此水质也是进行支撑结构型式选择时需要考虑的因素。1.3.2 国内外潮流能支撑结构型式应用桩柱式支撑结构应用较广泛，英国 MCT[12]公司开发的 300kW 潮流能发电装置 SeaFlow 采用了桩柱式支撑结构。MCT 水轮机转子直径 1lm ,装置于 2003年建成，其柱桩式支撑结构如图 1-1 所示，桩柱的一部分插入海底，另一部分伸出到海面以上，而且在海面以上有检修平台。水平轴转子及发电机组安装在钢桩上，桩柱表面设置了两根竖直导轨，水轮机组可以沿着桩柱上的导轨上下移动，方便维护或检修。SeaFlow 装置的支撑结构采用图 1-1 中的柱桩式，这与其安装海区的水深条件及站址底质相适应，同时也使得后续的水轮机组维护、检修更加方便。
图 1-3 Clean Current 公司桩柱式支撑结构RTT[13]潮流能发电装置由英国 Lunar Energy 公司所开发，采用了导导流罩使得通过涡轮的水流能量更加集中 ,机组的获能和转换效率潮流能发电装置的支撑载体采用座海底式，其安装固定采用重力固定用潮流能发电装置和重力桩基础的总重力 ,直接将 RTT 机组固定RTT 机组远离海面，对海面环境影响较小。 RTT 装置的座海底式图 1-4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]海上风电场风机桩基局部冲刷计算[J]. 王卫远,杨娟,李睿元. 中国港湾建设. 2011(06)
[2]2010年世界能源供需分析——《BP世界能源统计2011》解读[J]. 李瑞忠,郗凤云,杨宁,邹劲松. 当代石油石化. 2011(07)
[3]潮流能发电及潮流能发电装置[J]. 戴庆忠. 东方电机. 2010(02)
[4]风力机塔架模态分析及应用[J]. 王朝胜,黄东胜,邹富顺,黄方林. 电力学报. 2009(06)
[5]潮流发电——一种开发潮汐能的新方法[J]. 张勇,崔蓓蓓,邱宇晨. 能源技术. 2009(04)
[6]近海孤立圆柱基底的局部冲刷试验研究[J]. 姜萌,李玉成,韩丽华,张日向. 中国海洋平台. 2009(03)
[7]大型风力发电机组塔架顶端的水平位移的计算[J]. 斯建龙,涂刚,沈凤亚,余国城. 能源工程. 2009(02)
[8]深水群桩基础冲刷防护设计[J]. 陆飞. 水运工程. 2008(11)
[9]海洋平台桩基周围冲刷过程及冲刷机理分析[J]. 孙永福,宋玉鹏,边淑华. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2007(04)
[10]圆柱形桥墩附近三维流场及河床局部冲刷分析[J]. 凌建明,林小平,赵鸿铎. 同济大学学报(自然科学版). 2007(05)
硕士论文
[1]潮流能水平轴水轮机叶片优化及水动力性能研究[D]. 陈存福.中国海洋大学 2012
[2]水平轴潮流水轮机叶片设计和模型试验研究[D]. 王俭超.中国海洋大学 2011
[3]半潜式平台结构强度评估比较研究[D]. 魏涛.哈尔滨工程大学 2009
[4]海洋平台圆柱桩脚周围的局部冲刷研究[D]. 黄莹.武汉理工大学 2006
[5]基于有限元法的风力发电机组塔架优化设计与分析[D]. 李华明.新疆农业大学 2004
本文编号：2944137
【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SeaFlow型300kW潮流能转换装置
流电站的稳定性受风浪影响较大。除此之外，恶劣的水质条件会加剧潮流能发电装置腐蚀，进而影响寿命。因此水质也是进行支撑结构型式选择时需要考虑的因素。1.3.2 国内外潮流能支撑结构型式应用桩柱式支撑结构应用较广泛，英国 MCT[12]公司开发的 300kW 潮流能发电装置 SeaFlow 采用了桩柱式支撑结构。MCT 水轮机转子直径 1lm ,装置于 2003年建成，其柱桩式支撑结构如图 1-1 所示，桩柱的一部分插入海底，另一部分伸出到海面以上，而且在海面以上有检修平台。水平轴转子及发电机组安装在钢桩上，桩柱表面设置了两根竖直导轨，水轮机组可以沿着桩柱上的导轨上下移动，方便维护或检修。SeaFlow 装置的支撑结构采用图 1-1 中的柱桩式，这与其安装海区的水深条件及站址底质相适应，同时也使得后续的水轮机组维护、检修更加方便。
图 1-3 Clean Current 公司桩柱式支撑结构RTT[13]潮流能发电装置由英国 Lunar Energy 公司所开发，采用了导导流罩使得通过涡轮的水流能量更加集中 ,机组的获能和转换效率潮流能发电装置的支撑载体采用座海底式，其安装固定采用重力固定用潮流能发电装置和重力桩基础的总重力 ,直接将 RTT 机组固定RTT 机组远离海面，对海面环境影响较小。 RTT 装置的座海底式图 1-4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]海上风电场风机桩基局部冲刷计算[J]. 王卫远,杨娟,李睿元. 中国港湾建设. 2011(06)
[2]2010年世界能源供需分析——《BP世界能源统计2011》解读[J]. 李瑞忠,郗凤云,杨宁,邹劲松. 当代石油石化. 2011(07)
[3]潮流能发电及潮流能发电装置[J]. 戴庆忠. 东方电机. 2010(02)
[4]风力机塔架模态分析及应用[J]. 王朝胜,黄东胜,邹富顺,黄方林. 电力学报. 2009(06)
[5]潮流发电——一种开发潮汐能的新方法[J]. 张勇,崔蓓蓓,邱宇晨. 能源技术. 2009(04)
[6]近海孤立圆柱基底的局部冲刷试验研究[J]. 姜萌,李玉成,韩丽华,张日向. 中国海洋平台. 2009(03)
[7]大型风力发电机组塔架顶端的水平位移的计算[J]. 斯建龙,涂刚,沈凤亚,余国城. 能源工程. 2009(02)
[8]深水群桩基础冲刷防护设计[J]. 陆飞. 水运工程. 2008(11)
[9]海洋平台桩基周围冲刷过程及冲刷机理分析[J]. 孙永福,宋玉鹏,边淑华. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2007(04)
[10]圆柱形桥墩附近三维流场及河床局部冲刷分析[J]. 凌建明,林小平,赵鸿铎. 同济大学学报(自然科学版). 2007(05)
硕士论文
[1]潮流能水平轴水轮机叶片优化及水动力性能研究[D]. 陈存福.中国海洋大学 2012
[2]水平轴潮流水轮机叶片设计和模型试验研究[D]. 王俭超.中国海洋大学 2011
[3]半潜式平台结构强度评估比较研究[D]. 魏涛.哈尔滨工程大学 2009
[4]海洋平台圆柱桩脚周围的局部冲刷研究[D]. 黄莹.武汉理工大学 2006
[5]基于有限元法的风力发电机组塔架优化设计与分析[D]. 李华明.新疆农业大学 2004
本文编号：2944137
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