漂浮式潮流能发电装置振动响应研究

发布时间：2020-12-21 00:19

　　潮流能发电装置在发电运行过程中,会受到水轮机、发电机、潮流等外界激励作用,在这些外界激励作用下,发电装置会产生不同程度的振动,长期的振动则会对发电装置结构产生疲劳破坏,还会影响到各类发电设备的正常使用。因此,为保证潮流能发电装置能够长期稳定工作,对潮流能发电装置的振动特性展开研究就显得尤为重要。本文提出了一种以驳船为载体,搭载竖直轴水轮机的漂浮式潮流能发电装置,并对其振动特性进行研究。本文进行的工作内容如下:1、建立漂浮式潮流能发电装置三维有限元模型,在求得附连水质量后进行模态分析,对比了附连水质量对发电装置固有频率大小的影响,并将固有频率计算结果与已知激励频率进行了比较,结果表明发电装置的振动是一个偏低频振动,并且发电装置的固有频率有效避开了潮流载荷和水轮机载荷频率,不存在共振现象。2、计算得到发电装置在不同流速下受到的各类激振力载荷,并对水轮机叶片的运动进行了详细计算分析,然后通过傅里叶级数展开将各激振力载荷正弦化,最后通过瞬态响应分析得到了发电装置各位置测试点的振动响应结果。3、展开漂浮式潮流能发电装置实船振动测试,测量发电装置在关键位置点处的加速度响应曲线,通过二次积分得到位移... 

【文章来源】：江苏科技大学江苏省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内外潮流能研究状况
        1.2.2 国内外船体振动研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 船舶振动理论
    2.1 总振动概述
    2.2 总振动固有频率计算
        2.2.1 固有频率近似计算
        2.2.2 固有频率的详细计算
    2.3 强迫振动
        2.3.1 船体强迫振动的一般概念
        2.3.2 船体振动的阻尼
        2.3.3 强迫振动响应计算方法
        2.3.4 舷外水的影响
    2.4 船体局部振动
    2.5 本章小结
第3章 漂浮式潮流能发电装置振动特性分析
    3.1 潮流能发电装置
        3.1.1 结构模型
        3.1.2 有限元模型
        3.1.3 质量模型
    3.2 固有频率与振型
        3.2.1 考虑附连水质量
        3.2.2 不考虑附连水质量
    3.3 激振力载荷
        3.3.1 激振力的成因
        3.3.2 水轮机载荷
        3.3.3 叶轮和发电机转子质量不平衡载荷
    3.4 强迫振动计算结果
        3.4.1 水轮机转速 15.3rpm
        3.4.2 水轮机转速 13.2rpm
        3.4.3 水轮机转速 8.1rpm
        3.4.4 三种转速下计算结果对比
    3.5 本章小结
第4章 漂浮式潮流能发电装置实海振动测试
    4.1 实海振动测试方案
        4.1.1 测试时潮流能发电装置状态和环境条件
        4.1.2 测点选择
        4.1.3 参数及数据处理设置
    4.2 实海振动测试结果
        4.2.1 水轮机转速 15.3rpm
        4.2.2 水轮机转速 13.2rpm
        4.2.3 水轮机转速 8.1rpm
    4.3 计算结果比对分析
        4.3.1 水轮机转速 15.3rpm
        4.3.2 水轮机转速 13.2rpm
        4.3.3 水轮机转速 8.1rpm
    4.4 潮流能发电装置振动评估
    4.5 本章小结
第5章 漂浮式潮流能发电装置系泊系统分析
    5.1 基本概述
        5.1.1 环境载荷
        5.1.2 系泊系统布置
    5.2 潮流能发电装置模型数值仿真
    5.3 数值计算结果
        5.3.1 工作工况下系泊链的张力响应分析
        5.3.2 生存工况下系泊链的张力响应分析
        5.3.3 两种工况对比
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 研究总结
    6.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于AQWA的半潜式深水钻井平台运动响应与锚泊系统张力响应分析[J]. 孙巧雷,夏成宇,王鹏,鄢标,王杰,肖苏宸.  河北科技大学学报. 2015(05)
[2]某工程船结构振动分析与评估方法[J]. 吴子江.  船舶工程. 2015(S1)
[3]舟山海洋能开发对通航环境影响研究及海事监管对策[J]. 顾恩凯.  中国海事. 2015(04)
[4]船体低阶湿模态计算方法对比研究[J]. 柳瑞锋,黄嵘,周相荣,王强.  船舶工程. 2014(04)
[5]潮流能研究现状2013[J]. 张亮,李新仲,耿敬,张学伟.  新能源进展. 2013(01)
[6]潮流发电装置弹性锚泊设计[J]. 郭小天,张亮.  应用科技. 2013(03)
[7]46.8m采石船的强度有限元分析[J]. 韩纯强,孙剑,伏辉.  江苏船舶. 2012(06)
[8]潮流发电现状分析及未来展望[J]. 段自豪,陈正寿.  中国水运(下半月). 2012(02)
[9]小水线面双体船总振动计算与试验研究[J]. 叶永林,席亦农,尤国红,吴有生,邹明松.  中国造船. 2011(04)
[10]海洋能发电技术的发展现状与前景[J]. 游亚戈,李伟,刘伟民,李晓英,吴峰.  电力系统自动化. 2010(14)

硕士论文
[1]沿海小型科考船的局部振动数值模拟与实测研究[D]. 张媛.浙江海洋学院 2015
[2]42m拖网渔船的全船振动分析[D]. 雒强.浙江海洋学院 2014
[3]低压载水型油船的总体振动性能研究[D]. 张欣.大连理工大学 2013
[4]半潜式钻井辅助平台的振动特性研究[D]. 刘国磊.大连理工大学 2013
[5]散货船结构动力特性分析及优化设计[D]. 陈翔.上海交通大学 2013
[6]46m海洋工作船振动特性分析[D]. 吴硕.大连理工大学 2012
[7]附加水质量对船体总振动固有频率影响的研究[D]. 孙洋.大连理工大学 2008



本文编号：2928832