漂浮式潮流电站叶轮与锚泊系统设计研究

发布时间：2022-09-30 17:24

　　随着经济的高速发展,我国对能源的需求量日趋增加。在发展石油、天然气等化石能源产业的同时,大力发展可再生能源利用技术,促进可再生能源产业的发展,保证能源供给的安全,优化能源供给的结构,已成为保障国民经济持续高速发展的战略举措。海洋潮流能是作为海洋可再生能源的重要组成部分,是当前可再生能源研究的重点领域之一,通过潮流水轮发电系统将潮流动能转换成电能,是潮流能利用最有效的技术途径,其发展十分迅速。 漂浮式潮流电站是一种典型的潮流能转换系统,主要由浮式平台载体、水轮机、发电机组和锚泊系统组成。漂浮式潮流电站在整个运行寿命周期内,除了经受风、波浪和流的不断作用,还可能会承受台风等极端环境载荷。电站叶轮部分的设计至关重要,关系到电站的发电效能与整体的可靠性,因此其设计必须合理。为了保证漂浮式电站在工作海况下的运行与极限海况下的生存,其锚泊系统的设计必须有足够的可靠性。本文旨在分析漂浮式潮流电站载体、叶轮和锚泊系统的性能,设计高效可靠的叶轮机构与安全可靠的锚泊系统。 根据海域环境和设计要求,提出漂浮式潮流电站的立轴式水轮机总体方案,分析水轮机各构件的受力特点,预报水轮机的流载荷,校核水轮... 

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
    1.2 潮流能开发利用的技术和现状
        1.2.1 潮流能发电特点
        1.2.2 潮流能开发技术
        1.2.3 国外与国内潮流能开发利用现状
    1.3 锚泊系统发展
        1.3.1 锚泊系统的分类
        1.3.2 锚泊线的组成
    1.4 论文的主要工作
第2章 漂浮式潮流电站水轮机设计
    2.1 水轮机设计的相关参数
    2.2 水轮机总体方案设计
        2.2.1 叶轮的总体方案
        2.2.2 叶轮的结构特点
    2.3 水轮机受力分析
        2.3.1 流载荷计算
        2.3.2 主轴的扭矩
    2.4 叶片设计与校核
        2.4.1 叶片设计
        2.4.2 叶片校核
    2.5 主轴设计与校核
        2.5.1 主轴设计
        2.5.2 主轴校核
    2.6 轮辐设计与校核
        2.6.1 轮辐设计
        2.6.2 轮辐校核
    2.7 本章小结
第3章 漂浮式电站载体的水动力性能分析
    3.1 漂浮式电站载体概况
    3.2 浮体在规则波中运动的三维势流理论
        3.2.1 浮体在规则波中速度势的定解条件
        3.2.2 浮体受到的水动力(力矩)
        3.2.3 附加质量和阻尼系数
        3.2.4 浮体受到的静力(力矩)
    3.3 浮体在规则波中运动的二维势流理论
    3.4 漂浮式电站运动和受力分析结果
        3.4.1 运动响应的计算
        3.4.2 附加质量和阻尼系数的计算
        3.4.3 载体受分析结果
    3.5 本章小结
第4章 锚泊系统分析方法
    4.1 锚泊系统的布置形式和设计参数
    4.2 锚泊系统静力分析
        4.2.1 单根悬链线基本方程
        4.2.2 浮体位移后锚泊线状态的变化
        4.2.3 锚泊静力计算
    4.3 锚泊系统动态分析
        4.3.1 集中质量法
        4.3.2 有限元法
    4.4 锚泊系统动力分析的方法
        4.4.1 准静态分析
        4.4.2 动态分析
    4.5 MOSES软件介绍
    4.6 本章小结
第5章 锚泊系统设计
    5.1 环境条件
    5.2 设计标准
        5.2.1 浮体偏移要求
        5.2.2 锚链拉力要求
        5.2.3 锚链长度要求
        5.2.4 锚固形式的要求
    5.3 锚泊系统方案设计说明
    5.4 锚泊系统的数值模型
        5.4.1 锚泊系统强度分析方法
        5.4.2 环境载荷的定义
        5.4.3 双体船和锚链模型的建立
        5.4.4 MOSES分析的步骤
    5.5 计算结果
        5.5.1 设计工况
        5.5.2 完整作业工况分析
        5.5.3 完整自存工况分析
        5.5.4 破损自存工况分析
        5.5.5 结果分析与总结
    5.6 本章小结
第6章 锚泊系统的初步疲劳分析
    6.1 基本介绍
        6.1.1 疲劳现象
        6.1.2 疲劳破坏的特点
        6.1.3 锚链疲劳分析
    6.2 锚链的抗疲劳能力
        6.2.1 锚链疲劳分析时的相关问题
        6.2.2 拉力—拉力疲劳
        6.2.3 弯曲—拉力疲劳
        6.2.4 平均载荷的影响
    6.3 锚链疲劳分析方法
        6.3.1 累计疲劳破坏
        6.3.2 低频和波频疲劳组合的方法
        6.3.3 疲劳分析步骤
    6.4 MOSES中进行锚链疲劳分析的相关说明
    6.5 方案的疲劳分析
        6.5.1 疲劳分析参数的设定
        6.5.2 结果分析
    6.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
附录A


【参考文献】：
期刊论文
[1]深水多成分悬链线锚泊系统优化设计及应用研究[J]. 余龙,谭家华.  华东船舶工业学院学报(自然科学版). 2004(05)
[2]对我国可再生能源发电产业的探讨[J]. 周篁.  能源研究与利用. 2001(05)
[3]转塔式锚泊系统初步设计图谱[J]. 高捷,谭家华,陈小红.  海洋工程. 1997(01)
[4]锚泊列阵的设计与研究[J]. 马鉴恩,李凤来.  海洋工程. 1996(01)
[5]10kW潮流电站方案设计[J]. 李凤来,张洪雨,赵晨.  新能源. 1996 (04)

硕士论文
[1]潮流电站平台选型及锚泊系统设计研究[D]. 顾春江.哈尔滨工程大学 2009
[2]漂浮式潮流电站锚泊系统的设计和计算[D]. 张洋.哈尔滨工程大学 2004



本文编号：3683961