复杂海况下竖轴水轮机载荷及连接结构疲劳分析

发布时间：2020-08-01 15:52

【摘要】：漂浮式竖直轴潮流能发电装置在海洋环境中工作会受到复杂的海洋环境载荷作用,使整个发电装置发生摇荡运动,影响竖直轴水轮机的工作性能,减少整个发电装置的预期寿命,甚至在作业中发生断裂失效,所以需要对复杂海况下漂浮式竖直轴水轮机发电装置的运动及受力进行详细研究。在整体结构中,法兰连接结构是整个发电装置的薄弱环节,法兰螺栓在复杂海况下易发生疲劳断裂,容易造成重大安全事故。因此本文对漂浮式潮流能电站在复杂海况下的受力及运动进行研究,并对法兰连接结构在复杂海况下的静强度及疲劳寿命进行分析。本文首先对复杂的海洋环境载荷进行分析,主要对海风载荷、波浪载荷、海流载荷进行理论描述,运用风谱和海浪谱来描述风载荷和波浪载荷的不规则运动,选择了漂浮式潮流能发电装置的工作海况和极限海况。其次,对漂浮式潮流能发电装置的载体进行动力学分析,建立三个坐标系来描述浮式载体的运动。通过AQWA对浮式载体在复杂海况下的运动响应进行分析,分别得到了频域和时域下浮式载体六个自由度的运动响应;再次,通过单盘面单流管模型和叶素理论得到水轮机工作时主轴-法兰连接处的受力情况。根据AQWA分析软件对发电装置的浮式载体进行了水动力特性分析,并选取了设计波的相关参数。根据设计波的参数,通过AQWA-WAVE将流体力载荷及惯性载荷映射到ANSYS静力分析模块下,对整个漂浮式潮流能发电装置进行静强度分析,对应力较大的连接法兰与法兰连接螺栓结构进行了静强度分析。最后通过时域分析结果编制了载荷谱,通过nCode对法兰连接结构进行疲劳寿命分析。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P743;P742
【图文】：

a.该电站图 1海王星轴潮流低反向站的竖直轴水1.1 意大利阿星再生能源流能发电装向力矩的作轮机 b.Kobo基米德桥公司公司（Nep置于2002年用，同时，old 潮流电站司的 Koboldptune Renew年投入实验通过导流运行图d 型漂浮式竖wable Energ验。该型号创罩来改变水竖直轴潮流能gy）研制的创新的在导流水流流向，电站的 Neptu流罩上如图 1

图 1.2 Gorlo叶片启美国东轴向力海王星再生ov Helical T启动力矩大东北大学 AM力，影响整个生能源公司的Turbine 公司，而且工作M Gorlov 教个发电装置的 Neptune Pro司创新地使用作时振动较教授[6]。但置结构的受力oteus 型漂浮用了螺旋型弱，具有显同时，螺旋力情况，在浮式竖直轴发型叶片，相显著的优点旋型水轮机会在后续对该竖电装置比于点，如会因竖直

200式竖直轴竖直轴a.“万向Ⅰ08 年中国海轴潮流能发水轮机创新”潮流能电图 1.4海洋大学与发电装置（新地采用了站示意图 b.“万向Ⅰ”与机械科学研OUC）[7](如柔性叶片装.“万向Ⅰ”漂浮式竖直轴研究总院共如图 1.5 所装置。其不潮流能装置工轴潮流能实验共同研制了一示)。该型号同于传统的工作过程验装置一款基于竖号的发电装的刚型叶片竖轴水轮机的装置主要特点，具有重量的漂浮点是对量轻、不

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 陆瑞;;基于ANSYS风电机组轮毂和叶片的连结螺栓疲劳寿命分析[J];风能;2016年03期

2 赵玺;朱李;赖喜德;陈小明;苟秋琴;;基于Workbench的水轮机轴疲劳寿命分析[J];中国农村水利水电;2015年09期

3 盛其虎;周念福;张学伟;马勇;孙科;;二维垂直轴水轮机强迫振荡水动力性能分析[J];哈尔滨工程大学学报;2015年01期

4 李志川;张理;肖钢;于汀;张亮;;200kW潮流能发电装置漂浮式载体运动对水轮机性能影响分析[J];海洋技术学报;2014年04期

5 魏东泽;吴国荣;郭欣;顾恩凯;;潮流能开发技术研究进展[J];可再生能源;2014年07期

6 李广年;吴卫国;谢永和;劳展杰;张波;;竖轴潮流能水轮机水动力性能水池试验分析[J];中国造船;2014年01期

7 张亮;李新仲;耿敬;张学伟;;潮流能研究现状2013[J];新能源进展;2013年01期

8 马勇;由世洲;张亮;马良;;漂浮式潮流能发电装置振动与波浪响应试验研究[J];振动与冲击;2013年02期

9 黄维平;刘超;;极端海洋环境对海洋平台疲劳寿命的影响[J];海洋工程;2012年03期

10 马勇;张亮;马良;陈展;;竖轴水轮机式潮流能发电装置开发现状与发展趋势[J];科技导报;2012年12期

相关会议论文 前1条

1 姚建喜;邹早建;王化明;;船舶近垂直岸壁航行时的岸壁效应数值研究[A];第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全国水动力学研讨会论文集[C];2009年

相关博士学位论文 前2条

1 王树杰;柔性叶片潮流能水轮机水动力学性能研究[D];中国海洋大学;2009年

2 冯国庆;船舶结构疲劳强度评估方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

相关硕士学位论文 前10条

1 李宏源;半潜式海洋通信平台结构及疲劳分析[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 丁伟宸;非线性波浪力对海洋平台疲劳寿命评估的影响研究[D];中国海洋大学;2014年

3 陈鸶鹭;潮流能电站载体的水动力性能分析[D];江苏科技大学;2014年

4 冀传帅;海洋结构物管节点多轴疲劳仿真研究[D];中国海洋大学;2013年

5 刘文东;垂直轴潮流能水轮机流固耦合研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

6 施峰;半潜式海洋平台水动力性能初步研究[D];江苏科技大学;2010年

7 颜t

本文编号：2777670