本文關鍵詞：雙向潮流能發(fā)電裝置設計與試驗研究

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【摘要】：由于各個國家越來越快的發(fā)展進程和人口的日益增加,能源問題越來越成為被關注的世界性根本問題。傳統(tǒng)化石能源不僅正在逐漸枯竭,也帶來越來越多的環(huán)境問題。因此,海洋能源的開發(fā)和利用,已經成為目前科學研究的熱點問題。本課題結合國家海洋可再生能源開發(fā)的戰(zhàn)略,以山東省環(huán)�？萍夹秃椭C海島建設為依托,針對長島縣島上居民用電問題,設計了一種便于安裝布放、維修維護的新型雙向潮流能發(fā)電裝置,并對該系統(tǒng)進行了理論研究和試驗驗證,論證了方案的可行性。本文主要分為四部分。第一部分為緒論部分,主要介紹課題研究的背景,論證了潮流能在諸多海洋能源中的可靠性,介紹了國內外潮流能應用技術的研究現狀。第二部分為潮流能渦輪葉片設計及數值計算部分。首先,依據項目布放海域環(huán)境參數的監(jiān)測調研結果,分析當地潮流的特點,論證了采用雙向對稱翼型的合理性。然后按照設計任務功率要求,確定渦輪葉片的直徑、尖速比等參數,并完成葉片設計和建模。葉片設計建模完成后,進行數值計算對其發(fā)電效率進行驗證,并與試驗結果進行對比。數值計算采用STAR-CCM+進行,利用其強大的網格功能,大大提高了計算效率。通過數值計算的結果與試驗結果進行對比,對比結果表明雙向對稱翼型在正反來流下的均能達到不低于36.5%的能量轉化效率。第三部分為潮流能發(fā)電裝置設計及數值計算部分。渦輪葉片設計完成后,根據葉片尺寸確定主體裝置浮筒、板架、機艙、基座的主尺度,并分別進行結構設計,再將各部分組裝并建模,同時完成各部分圖紙繪制。通過建模獲得裝置的重量、重心、排水量、浮心、慣性矩、慣性張量等參數,利用STAR-CCM+軟件分別模擬渦輪葉片和主體在不同來流角度下的阻力和力矩。第四部分為潮流能發(fā)電裝置模型設計及試驗部分。試驗按照3:100縮尺比進行相似換算,并對試驗模型進行建模和出圖加工。渦輪葉片由于無法同時滿足小尺度幾何相似和重力等效,采用圓板等效的方式進行阻力測量。模型主體單獨進行阻力測量,再與等效圓盤組裝完成系泊試驗,觀測不同角度來流情況下,裝置的姿態(tài)響應。
【關鍵詞】：潮流能 渦輪 數值計算 模型試驗 水動力性能
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM612
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題背景及研究意義9-11
• 1.2 潮流能國內外技術研究現狀11-14
• 1.2.1 潮流能國外研究現狀11-12
• 1.2.2 潮流能國內研究現狀12-14
• 1.3 主要研究內容及方案14-17
• 1.3.1 研究內容14-15
• 1.3.2 研究方案15-17
• 第2章 潮流能渦輪葉片設計及數值計算17-28
• 2.1 概述17
• 2.2 水渦輪葉片設計環(huán)境參數17-19
• 2.2.1 布放海域潮流能特點17-18
• 2.2.2 確定布放區(qū)域潮流參數18-19
• 2.3 水渦輪葉片設計及建模19-27
• 2.3.1 雙向翼型設計19-20
• 2.3.2 葉片設計及建模20-22
• 2.3.3 渦輪數值驗證22-27
• 2.4 本章小結27-28
• 第3章 潮流能發(fā)電裝置設計及數值計算28-44
• 3.1 概述28
• 3.2 潮流能發(fā)電裝置主尺度確定28-29
• 3.3 新型雙向潮流能發(fā)電裝置總體設計29-36
• 3.3.1 機艙方案及發(fā)電裝置設計29-32
• 3.3.2 新型海底基座設計32-33
• 3.3.3 浮筒及板架設計33-35
• 3.3.4 總體裝配及重心浮心估算35-36
• 3.3.5 系泊系統(tǒng)設計36
• 3.4 潮流能發(fā)電裝置加工建造36-37
• 3.4.1 整體圖紙繪制37
• 3.4.2 焊接規(guī)格明細設計37
• 3.4.3 樣機加工建造37
• 3.5 潮流能發(fā)電裝置阻力計算37-43
• 3.5.1 板架及機艙阻力公式計算38-40
• 3.5.2 發(fā)電裝置阻力數值計算40-43
• 3.6 本章小結43-44
• 第4章 潮流能發(fā)電裝置模型設計及試驗44-61
• 4.1 概述44
• 4.2 縮尺比的確定及試驗模型換算44-51
• 4.2.1 模型主體的建立44
• 4.2.2 葉盤圓板等效44-50
• 4.2.3 海底基座等效建模50-51
• 4.3 圖紙繪制及模型加工51-52
• 4.4 試驗模型主體阻力數值計算及測量52-59
• 4.4.1 模型主體阻力數值計算52
• 4.4.2 循環(huán)水槽流速及的標定52-55
• 4.4.3 六分力儀的標定55-57
• 4.4.4 主體阻力的測量57-58
• 4.4.5 發(fā)電裝置系泊試驗驗證58-59
• 4.5 本章小結59-61
• 結論61-63
• 參考文獻63-67
• 附錄67-72
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果72-74
• 致謝74

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1 ;中國與歐盟合作興建世界首座潮流能電站[J];福建能源開發(fā)與節(jié)約;2000年02期

2 ;亞洲第一座潮流能發(fā)電站在岱山建成發(fā)電[J];江西煤炭科技;2007年01期

3 呂忻;郭佩芳;;我國潮流能資源開發(fā)評述[J];海洋湖沼通報;2011年01期

4 丁曉;李洪遠;;潮流能發(fā)電的潛在環(huán)境影響及其評價指標體系研究[J];海洋經濟;2011年04期

5 張瑞;呂忻;郭佩芳;;我國潮流能資源調查與評估標準問題的研究[J];太陽能學報;2012年S1期

6 王項南;王靜;李雪臨;朱銳;路寬;吳迪;楊磊;苑苓苓;;潮流能發(fā)電系統(tǒng)性能評估方法研究[J];海洋技術;2013年03期

7 呂新剛;喬方利;;海洋潮流能資源估算方法研究進展[J];海洋科學進展;2008年01期

8 王剛;厲文超;王樹杰;王建國;李坤;;海洋潮流能發(fā)電機組控制系統(tǒng)開發(fā)[J];電力系統(tǒng)自動化;2010年14期

9 呂新剛;喬方利;趙昌;夏長水;;海洋潮流能資源的數值估算——以膠州灣口為例[J];太陽能學報;2010年02期

10 鞏冰;朱麗娟;游江;;海洋潮流能發(fā)電系統(tǒng)的控制技術研究[J];電測與儀表;2010年08期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 王樹杰;尹克金;李淑一;李冬;;風浪流聯合載荷作用下潮流能發(fā)電實驗平臺穩(wěn)定性研究[A];第十四屆中國海洋（岸）工程學術討論會論文集（上冊）[C];2009年

2 傅涌廷;;杭州灣潮流能開發(fā)設想[A];中國可再生能源學會海洋能專業(yè)委員會第三屆學術討論會論文集[C];2010年

3 張雪明;徐明奇;朱挽強;;自變距雙向流潮流能電站專用水平軸透平設計[A];中國可再生能源學會海洋能專業(yè)委員會第三屆學術討論會論文集[C];2010年

4 鮑獻文;王勇智;;加強潮流能發(fā)電的研究與開發(fā)[A];中國可再生能源學會海洋能專業(yè)委員會成立大會暨第一屆學術討論會論文集[C];2008年

5 侯放;于華明;鮑獻文;;基于高分辨率數值模型的舟山群島海域潮流能資源分析[A];中國可再生能源學會2011年學術年會論文集[C];2011年

6 呂新剛;喬方利;夏長水;;潮流能資源的數值估算:以膠州灣口為例[A];中國可再生能源學會海洋能專業(yè)委員會成立大會暨第一屆學術討論會論文集[C];2008年

7 趙龍武;王樹杰;李冬;;國內外潮流能利用技術現狀與發(fā)展[A];第二屆全國海洋能學術研討會論文集[C];2009年

8 劉宏偉;李偉;林勇剛;馬舜;;基于液壓傳動的潮流能發(fā)電裝置及其變槳距機構研究[A];中國可再生能源學會海洋能專業(yè)委員會第三屆學術討論會論文集[C];2010年

9 王剛;王樹杰;王建國;李坤;;潮流能發(fā)電實驗平臺檢測控制系統(tǒng)研究[A];第二屆全國海洋能學術研討會論文集[C];2009年

10 劉宏偉;李偉;林勇剛;;海/潮流能發(fā)電裝置葉片翼形優(yōu)化及氣蝕研究[A];中國可再生能源學會海洋能專業(yè)委員會成立大會暨第一屆學術討論會論文集[C];2008年

中國重要報紙全文數據庫 前8條

1 國家海洋技術中心主任 羅續(xù)業(yè);我國潮流能開發(fā)利用前景光明[N];中國海洋報;2010年

2 國家海洋技術中心 羅續(xù)業(yè);潮流能：部分已實現并網輸電[N];中國海洋報;2010年

3 記者　沈良中　縣報道組　趙紅澤　傅元元;湍急海潮送電來[N];浙江日報;2005年

4 記者 方智斌　金春玲 市民記者 楊岱斌;托起海洋新能源的明天[N];舟山日報;2011年

5 記者 林上軍;舟山：暢想海上“大三峽”[N];浙江日報;2010年

6 仲文玉;高性能復材葉片用于海上潮流能發(fā)電[N];中國建材報;2013年

7 張弘_" 孫科;“海能-Ⅰ”號趕潮流 運行態(tài)勢良好[N];中國船舶報;2013年

8 記者 朱申路　通訊員 張舒 王一;潮流能發(fā)電向產業(yè)化又近一步[N];舟山日報;2014年

中國博士學位論文全文數據庫 前4條

1 馬舜;水平軸潮流能轉換系統(tǒng)能量轉換率及功率控制研究[D];浙江大學;2011年

2 張蕭;共水平軸潮流能自變距雙透平技術研究[D];東北師范大學;2013年

3 郭偉;新型豎軸潮流能轉換裝置數值與試驗研究[D];大連理工大學;2014年

4 徐明奇;潮流能直驅式海水淡化裝置技術及仿真研究[D];東北師范大學;2013年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 呂忻;潮流能資源調查與評估標準研究[D];中國海洋大學;2011年

2 安佰娜;潮流能發(fā)電場尾流場數值模擬及其多機組影響規(guī)律研究[D];中國海洋大學;2012年

3 袁金雄;潮流能提取水動力響應數值研究[D];浙江大學;2012年

4 高連勝;錨定式潮流能發(fā)電系統(tǒng)及其控制器研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

5 葉青;潮流能發(fā)電裝置電力輸出性能監(jiān)測評估[D];華北電力大學;2015年

6 夏海南;潮流能發(fā)電裝置功率特性測試分析方法研究[D];大連海洋大學;2015年

7 宋文龍;水平軸潮流能水輪機葉片的優(yōu)化設計及實驗性能研究[D];北京化工大學;2015年

8 朱斌;水平軸潮流能捕獲槳葉的設計與研究[D];寧波大學;2015年

9 吳霞;低流速潮流能捕獲機構導流裝置性能研究[D];太原科技大學;2014年

10 王丹丹;水平軸潮流能發(fā)電水輪機尾流場效應及其影響規(guī)律研究[D];中國海洋大學;2015年

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本文編號：670727