水平轴潮流能水轮机阵列对区域潮流场影响研究

发布时间：2021-03-05 22:27

　　为考察水轮机阵列对区域潮流特性的影响,本文基于Delft 3D-Flow建立斋堂岛及附近水域的三维水力学模型并通过实测数据进行校验。经验证后的模型,采用TSE方法确定阵列在目标水域中的放置位置,并通过动量损失方式模拟水轮机对流场的影响,进而研究和评估在一定水域面积下不同水轮机数量组成的阵列对潮流场的影响。仿真结果显示:该水域放置水轮机阵列将对附近较大范围水域的水位产生影响,在靠近阵列处水位变化最大能达到3 cm;对区域流速影响较为显著,当阵列中水轮机密度较大时,其尾流影响区域局部时刻流速下降能达到45 cm/s且影响距离可延伸至其下游2 km外。 

【文章来源】：中国海洋大学学报(自然科学版). 2019,49(07)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图１斋堂岛地理位置Ｆｉｇ．１ＧｅｏｇｒａｐｈｉｃｌｏｃａｔｉｏｎｏｆＺｈａｉｔａｎｇＩｓｌａｎｄ

／３０（°）），需要建立足够大小的水域计算网格范围保证足够数量的调和常数作为边界条件，从而确保模型仿真结果的可靠性。网格分辨率由水平方向上的水深数据分辨率决定，网格尺寸选取６００ｍ×６００ｍ并在斋堂岛区域局部加密到１２０ｍ×１２０ｍ。小范围水域模型的建模水域范围由本次研究所需的研究水域范围决定，其驱动使用大范围水域模型输出的水位时间序列作为输入。网格尺寸选取３６ｍ×３６ｍ并局部加密到１８ｍ×３６ｍ以保证后续对水轮机阵列等效模拟的精度。图２模型网格Ｆｉｇ．２Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｇｒｉｄ计算时大范围水域采用二维水力学模型，小范围水域采用三维水力学模型。其中，小范围的水力学模型在垂直方向上将水流分为１０ｓｉｇｍａ层（每层厚度为３１４

ｄｅ／°Ｅ１１９°３３′１１９°４７′１６．３″１１９°５５′２０．１３″纬度Ｌａｔｉｔｕｄｅ／°Ｎ３５°２２′３５°３５′４８．６″３５°３７′４７．３″１．２．２小范围模型验证在大范围水域模型经验证后，将其输出的水位时间序列作为小范围水域模型的边界条件进行输入，然后将小范围水域模型的输出结果与实测流速流向数据进行对比，并在此基础上调节小范围水域模型的参数从而提高模型输出结果的精确度。该水域：４个流速验证点的坐标和位置分别见表２、图４。图３斋堂岛潮位站验证结果Ｆｉｇ．３ＷａｔｅｒｌｅｖｅｌｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＺｈａｉｔａｎｇＩｓｌａｎｄ表２流速验证点经纬度Ｔａｂｌｅ２Ｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｏｉｎｔ流速验证Ｖｅｌｏｃｉｔｙｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ站点１Ｓｉｔｅ１站点３Ｓｉｔｅ３站点４Ｓｉｔｅ４站点５Ｓｉｔｅ５经度Ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ／°Ｅ１１９°５５′３９．９″１１９°５５′４６．５″１１９°５５′３９．２″１１９°５６′８．７９″纬度Ｌａｔｉｔｕｄｅ／°Ｎ３５°３７′２７．８″３５°３７′２７．３″３５°３７′１８．５″３５°３６′１２．８８″根据ＲａｈｍａｎＡ等的研究［１７］，水力学模型的输出流速受水底摩擦系数影响较大。而本次建立水力学模型的水域，因为缺乏斋堂岛附近水域的精确水底摩擦数据，此次仿真采取统一的水底摩擦系数。在此，分别选用Ｍａｎ－ｎｉｎｇ＝０．０１７、０．０１９和０．０２１对该区域流速验证进行对比。图５为小范围水域

【参考文献】：
博士论文
[1]海洋能多能互补智能供电系统总体开发方案研究及应用[D]. 邵萌.中国海洋大学 2012

硕士论文
[1]基于实测数据的潮流能发电场规划方法研究[D]. 纪合盼.中国海洋大学 2014



本文编号：3065974