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江海直达散货船两用型风能利用装置设计及其性能分析
| 论文题名： | 江海直达散货船两用型风能利用装置设计及其性能分析 |
| 关键词： | 内河船舶;风能利用装置;风帆;风力发电装置;结构设计;有限元模型;仿真分析 |
| 摘要： | 随着全球经济的快速发展，目前地球上化石燃料的存量逐渐跟不上人们对于其的需求量，人们开始将视线瞄准了地球上可利用的清洁无污染的可再生资源。风能作为一种分布广泛、能源储量高的清洁可再生能源，其拥有非常大的挖掘潜力。人类早在几千年前已经开始对于风能的利用，随着大环境的改变，风帆助航技术再次被人们重视起来，越来越多的国家开始现代风帆助航技术的研究并且在很多大型船舶上得到了应用，应用的对象主要是一些大型的远洋船舶，对于一些小型内河船舶关于风帆技术的研究应用并不太多。根据项目任务书的要求，设计出一种能够利用沿海丰富的风力资源进行风力助航以及利用长江沿线不适合风力助航的风力资源进行风力发电的两用型风能利用装置，该装置能够最大程度的利用航线上的风能，实现风能利用率最大化。 研究内容可以分为4个部分。第一部分，收集目标船以及目标船航线上风力资源资料，运用统计学相关数学方法对航线上各地区的风速概率密度进行统计计算，通过绘制风向玫瑰图的方式统计相关地区的风向分布情况，根据最终统计分析结果确定了目标船上风能利用的具体形式。第二部分，根据目标船航线上的约束条件以及对于船舶驾驶视线的相关规定以及公约，确定风帆的结构尺寸以及材料构成，然后将风帆的尺寸作为约束条件，利用多流管理论分析计算得出风力发电机的相关参数，完成两用型风能利用装置的整体设计简图。第三部分，完成所选择翼型在不同攻角下的空气动力学性能仿真分析，确定了风帆的最佳操帆角。第四部分，风帆以及风力发电机的实际工作条件有所区别，分别完成风帆装置以及风力发电装置的实体建模以及有限元模型的建模，给定约束条件，分别进行仿真模拟，对风帆装置在6级风到10风的风况下进行仿真研究，验证其结构强度满足设计要求，并且模拟其在转动过程中的受力情况，在9级风况下，给定不同攻角的风，对风帆进行仿真分析，对于风力发电装置，对其从静止状态到到达其额定转速的过程，验证其额定工况下的结构变化情况。最后针对仿真结果提出优化策略。 |
| 作者： | 冯凡 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 徐立 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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