某潮流电站载体结构强度分析

发布时间：2021-05-15 12:37

　　当今社会，能源需求越来越大，潮流能作为一种新型的可再生能源，已经逐渐被世界各国重视。目前国内外已经建立许多潮流发电站，其发电技术也得到了不断突破。潮流电站在运行的过程中，潮流能载体扮演了非常重要的作用。为了提高水轮机在各种海洋环境中的适应性和生存能力，因此非常有必要对载体在恶劣海况作用下的结构强度进行校核，并对其振动做出预报。基于此，本文的主要研究内容如下：（1）对强度校核和振动分析时所用的载体模型进行了研究，并根据规范，建立了载体三维有限元模型。（2）根据规范，用有限元法对某潮流电站载体进行了屈服强度和屈曲强度的校核，根据校核结果对模型进行了改进，并对改进后的模型进行了屈服强度校核。（3）对某潮流电站载体进行了总体振动的分析，得出固有频率，并将此频率与水轮机转动频率做对比。（4）综合以上校核结果，得到改进后模型强度满足要求，设计合理；通过振动分析可以得到，载体与水轮机不会发生共振，水轮机转速设计合理。 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 论文研究的背景
    1.2 潮流能的国内外研究现状
    1.3 论文研究的目的和意义
    1.4 论文的主要研究内容
第2章 载体结构设计的有限元法
    2.1 有限元的发展
    2.2 有限元法的基本原理
        2.2.1 结构的离散化
        2.2.2 单元的位移函数
        2.2.3 分布外力的移置
        2.2.4 单元刚度矩阵[K]e
        2.2.5 结构刚度矩阵
        2.2.6 约束处理
        2.2.7 有限元法求解结构问题的过程
    2.3 有限元法在强度校核和振动分析中的应用
    2.4 船体结构强度计算建模
        2.4.1 建模要求
        2.4.2 整船建模
        2.4.3 局部结构建模的细化
    2.5 船体总振动建模方法
    2.6 潮流电站载体有限元模型的建立
        2.6.1 建模原则
        2.6.2 参考规范及图纸
        2.6.3 坐标系
        2.6.4 单位制定义
        2.6.5 相关参数
        2.6.6 单元类型
        2.6.7 单元属性
    2.7 本章小结
第3章 某潮流电站载体强度分析
    3.1 船体强度分析理论
        3.1.1 概述
        3.1.2 载荷工况
        3.1.3 边界条件
        3.1.4 强度标准
        3.1.5 屈曲分析
    3.2 载体船所受载荷分析
    3.3 载体船所受载荷计算
        3.3.1 波动压力计算
        3.3.2 水轮机载荷计算
    3.4 载体船屈服强度分析计算
        3.4.1 载荷加载
        3.4.2 整船模型边界条件
        3.4.3 许用应力
    3.5 屈服强度评估结果及分析结论
        3.5.1 应力水平汇总
        3.5.2 船体结构高应力区域汇总
        3.5.3 结果分析
    3.6 改进建议及结果
        3.6.1 模型修改
        3.6.2 改进后的屈服强度结果汇总
    3.7 屈曲强度校核
        3.7.1 校核范围
        3.7.2 模型建立
        3.7.3 板格屈曲强度分析要求
        3.7.4 屈曲强度分析结果
    3.8 本章小结
第4章 某潮流电站载体总体振动分析
    4.1 船体总振动分析
        4.1.1 概述
        4.1.2 船体总振动的类型
        4.1.3 与船体固有频率相关的参数
        4.1.4 计算船体振动的方法
    4.2 全船三维有限元模型的分析方法
    4.3 载体主尺度及附连水质量的计算
        4.3.1 载体主尺度详细参数
        4.3.2 载体附连水质量求解
    4.4 ANSYS 模态提取方法介绍
    4.5 载体总振动结果分析
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录 A 应力云图
附录 B 位移云图
附录 C 相当应力


【参考文献】：
期刊论文
[1]水下风车海流能发电技术[J]. 林勇刚,李伟,刘宏伟,马舜.  浙江大学学报(工学版). 2008(07)
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博士论文
[1]竖轴潮流水轮机水动力性能理论与实验研究[D]. 汪鲁兵.哈尔滨工程大学 2006

硕士论文
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本文编号：3187647