涡激振动潮流能转换装置获能原理研究

发布时间：2021-06-30 22:24

　　潮流能作为一种绿色可再生能源，其可持续性、高能量密度、丰富的蕴藏量等特点，使其成为发展前景广阔的领域。目前利用潮流能发电装置中水轮机是目前潮流能发电的主流形式。由于潮流能的能量密度与流速的立方成正比，因此在潮流流速较低的海域利用水轮机开发海流能，势必需要增大潮流能装置的尺度，对水深也提出了更高的要求，同时由于水轮机需要一定的起转流速，在流速较低时很难实现有效的能量转换，而利用涡激振动获能原理进行发电则是一种适于在较低流速环境的低成本潮流能发电方式。但由于涡激振动获能原理发电的开发还处于初级阶段，对涡激振动的获能原理研究还不够深入。本文从涡激振动潮流能转换装置发电原理研究出发，通过半经验理论方法、数值模拟方法和实验的方法，研究了涡激振动获能原理模型机在潮流中的水动力特性。本文首先总结了涡激振动潮流能转换装置获能的研究，对影响涡激振动的关键参数进行系统整理，掌握了研究的最新进展，利用涡激振动的经验模型—流体力分解模型，建立了涡激振动方程，对其进行求解，获得涡激振动响应的振动频率和振幅；在求解涡激振动运动方程的基础上，结合实验数据和经验公式，建立涡激振动预测模型；最后，结合理论分析结果和预测... 

【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】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

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此时升力系数LC 较大，见图1-2 。此时即便在高阻尼情况下，涡激振动响应振幅比可高达 1.9。图 1-2 升力、曳力系数曲线[20]由于流体具有粘性，自由表面和边界条件对于涡激振动响应不可忽略[11-12]。因此，在雷诺数区间 8×103<eR < 1.5×105内对于自由表面和底部边界的影响进行了实验研究，认为离边界距离超过 3 倍圆柱直径时，可以忽略边界条件对于涡激振动响应的影响。与此同时，Bernitsas 和 Raghavan 还在相同的雷诺数区间内通过主动控制分离点、改变涡量来研究是否可以增强涡激振动的响应[13]。另外，他们还研究了改变圆柱体的表面粗糙度以及表面粗糙度的分布位置对于涡激振动响应的影响[14]。实验发现，涡激振动响应的最大振幅明显增大，达到振子直径的 2.7 倍。Lee、Xiros 和 Bernitsas 开发了一套虚拟弹簧—阻尼系统对于涡激振动进行研究[15]。虚拟系统主要包含圆柱体、带轮传输机构、伺服电机、控制器组成

涡激振动潮流能转换装置获能原理研究方法中，虽然对涡激振动的研究人上掌握涡激振动的机理, 但是仍振动的基础。涡激振动的研究流体动力学( CFD) 数值模拟研管的涡激振动研究的主要的方性，现总结如下：

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3258607