發(fā)布時間：2020-07-18 02:42

【摘要】：相比于固定式防波堤,浮式防波堤有著工程造價低,有效預(yù)防水質(zhì)污染以及對環(huán)境的適應(yīng)性較強等優(yōu)點,能夠應(yīng)用于更加廣闊的深海。風(fēng)資源是一種可再生的清潔能源,在節(jié)約資源以及保護(hù)環(huán)境等方面發(fā)揮著重要作用,由于風(fēng)力發(fā)電本身具有總投入小、成本低和污染小等特點,越來越受到人們的關(guān)注。我國擁有1.8萬公里的漫長海岸線,近海區(qū)域風(fēng)力資源豐富,海上風(fēng)力發(fā)電有著得天獨厚的條件,因此設(shè)計出一種風(fēng)力發(fā)電與浮式防波堤一體化裝置具有重要的意義與價值。本文基于應(yīng)用海洋的環(huán)境特征,在防波堤模型設(shè)計基礎(chǔ)上,選用雙圓筒型浮式防波堤作為浮體結(jié)構(gòu),選取小功率風(fēng)力發(fā)電機作為風(fēng)力發(fā)電機組,結(jié)合二者特征設(shè)計出一種風(fēng)力發(fā)電與浮式防波堤一體化發(fā)電裝置,并且建立數(shù)值水槽,通過數(shù)值水槽來研究消波性能和運動響應(yīng),本文主要進(jìn)行的研究工作如下:(1)通過對目標(biāo)海域進(jìn)行分析,確定波浪及風(fēng)速條件,對風(fēng)力發(fā)電與浮式防波堤一體化裝置進(jìn)行了初步概念設(shè)計,對主要部件進(jìn)行了初步設(shè)計并進(jìn)行了相關(guān)介紹,分析了該一體化發(fā)電裝置工作原理及優(yōu)點。(2)采用CFD軟件建立數(shù)值波浪水槽,根據(jù)邊界造波理論與阻尼消波原理進(jìn)行造波與水槽尾部的消波,運用VOF來捕獲氣液兩相流,并將造波結(jié)果與理論值對比驗證模擬的準(zhǔn)確性,比較了兩種造波方案,選最佳的造波方法。(3)基于STAR CCM+軟件,通過重疊網(wǎng)格劃分技術(shù)模擬單方箱浮式防波堤透射系數(shù)及運動響應(yīng),并與試驗結(jié)果進(jìn)行對比,通過對比驗證了該計算方法的準(zhǔn)確性。采用該數(shù)值計算方法對一體化裝置的雙圓筒型浮式防波堤在不同波浪周期下的水動力性能進(jìn)行研究,獲得波浪的透射系數(shù)、反射系數(shù)、耗散系數(shù)和浮式防波堤的運動響應(yīng)。(4)對風(fēng)力發(fā)電與浮式防波堤一體化裝置的水動力性能進(jìn)行分析,通過模擬所選風(fēng)機在額定功率工作并監(jiān)測了風(fēng)機結(jié)構(gòu)所受推力,對受到風(fēng)機產(chǎn)生的推力作用下的浮式防波堤進(jìn)行數(shù)值模擬,運用該計算方法對該一體化裝置水動力性能進(jìn)行數(shù)值模擬,進(jìn)而得出波浪透射系數(shù)、反射系數(shù)、耗散系數(shù)和防波堤的運動響應(yīng),最后與雙圓筒型浮式防波堤水動力性能進(jìn)行對比分析。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U656.2;TM315

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本文編號：2760286