原文传递
漂浮式潮流能电站载体甲板上浪研究
| 论文题名： | 漂浮式潮流能电站载体甲板上浪研究 |
| 关键词： | 漂浮式潮流能电站载体;水轮机阻尼;甲板上浪;动网格;数值模拟 |
| 摘要： | 潮流能是一种潜力巨大的清洁可再生能源。相对于风能而言,海洋潮流能因其具有能量密度大、可预测性强等优点受到各国的青睐,在新能源开发利用中占据不可估量的重要地位。目前国内外运行的潮流能发电系统,其载体的结构形式主要有浮式、桩柱式和重力式,其中浮式又分为漂浮式和悬浮式。漂浮式潮流能电站载体由于其方便安装等优点得到大家的认可。漂浮式潮流能发电站长期固定于某点工作,暴露在波浪、流、风的作用下,载体多点系泊,所以其发生甲板上浪的风险远远大于可灵活改变航向的普通船舶。甲板上浪对漂浮式潮流能电站的安全性和发电系统的工作效率有很大的影响:甲板上浪发生时,甲板上的水体对载体的甲板结构产生冲击载荷,上浪量的多少影响载体的运动性能。本文重点考虑水轮机对载体的影响,分别从甲板上浪概率以及基于CFD的动网格技术进行甲板上浪的数值模拟两方面对漂浮式潮流能电站载体甲板上浪相关问题进行分析与评估。 本文主要研究内容包括几个方面:(1)系统地回顾和归纳总结了国内外浮式潮流能电站载体结构设计以及甲板上浪问题的研究、发展历程;(2)基于势流理论,考虑水轮机阻尼,结合概率论相关知识评估漂浮式潮流能电站载体甲板上浪的严重程度,即统计时段内载体上浪次数;(3)基于CFD商用软件Fluent平台进行二次开发,创建数值波浪水池,该水池可以较长时间数值模拟物体在波浪中运动;(4)通过Greco的二维固定FPSO甲板上浪的试验值验证固定海洋结构物甲板上浪模拟方法的准确性,然后模拟固定漂浮式潮流能电站载体的甲板上浪;(5)从不考虑水轮机对载体的影响、考虑水轮机阻尼对载体的影响、以及较全面地考虑水轮机载荷(即阻尼、附加质量和水轮机在水流中工作受到的载荷)对载体影响的三个方面,分别实现自由漂浮式潮流能电站载体的甲板上浪数值模拟。 在基于CFD运用动网格技术甲板上浪数值模拟中,载体在波浪中的运动结果表明水轮机对载体有影响:考虑水轮机阻尼情况下载体的运动比不考虑水轮机影响情况下载体的运动要小;较全面考虑水轮机影响情况下,载体的平衡位置为埋首姿态,甲板上浪对载体的危害程度加大。水轮机对载体耐波性能的影响具有重要的研究价值。 |
| 作者： | 蒋银 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
