本文關(guān)鍵詞：雙向潮流能發(fā)電裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 潮流能 渦輪 數(shù)值計(jì)算 模型試驗(yàn) 水動(dòng)力性能

【摘要】：由于各個(gè)國家越來越快的發(fā)展進(jìn)程和人口的日益增加,能源問題越來越成為被關(guān)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(jīng)成為目前科學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。本課題結(jié)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(shè)為依托,針對(duì)長島縣島上居民用電問題,設(shè)計(jì)了一種便于安裝布放、維修維護(hù)的新型雙向潮流能發(fā)電裝置,并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究和試驗(yàn)驗(yàn)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(nèi)外潮流能應(yīng)用技術(shù)的研究現(xiàn)狀。第二部分為潮流能渦輪葉片設(shè)計(jì)及數(shù)值計(jì)算部分。首先,依據(jù)項(xiàng)目布放海域環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測調(diào)研結(jié)果,分析當(dāng)?shù)爻绷鞯奶攸c(diǎn),論證了采用雙向?qū)ΨQ翼型的合理性。然后按照設(shè)計(jì)任務(wù)功率要求,確定渦輪葉片的直徑、尖速比等參數(shù),并完成葉片設(shè)計(jì)和建模。葉片設(shè)計(jì)建模完成后,進(jìn)行數(shù)值計(jì)算對(duì)其發(fā)電效率進(jìn)行驗(yàn)證,并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。數(shù)值計(jì)算采用STAR-CCM+進(jìn)行,利用其強(qiáng)大的網(wǎng)格功能,大大提高了計(jì)算效率。通過數(shù)值計(jì)算的結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,對(duì)比結(jié)果表明雙向?qū)ΨQ翼型在正反來流下的均能達(dá)到不低于36.5%的能量轉(zhuǎn)化效率。第三部分為潮流能發(fā)電裝置設(shè)計(jì)及數(shù)值計(jì)算部分。渦輪葉片設(shè)計(jì)完成后,根據(jù)葉片尺寸確定主體裝置浮筒、板架、機(jī)艙、基座的主尺度,并分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),再將各部分組裝并建模,同時(shí)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(shù),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(shè)計(jì)及試驗(yàn)部分。試驗(yàn)按照3:100縮尺比進(jìn)行相似換算,并對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行建模和出圖加工。渦輪葉片由于無法同時(shí)滿足小尺度幾何相似和重力等效,采用圓板等效的方式進(jìn)行阻力測量。模型主體單獨(dú)進(jìn)行阻力測量,再與等效圓盤組裝完成系泊試驗(yàn),觀測不同角度來流情況下,裝置的姿態(tài)響應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：潮流能 渦輪 數(shù)值計(jì)算 模型試驗(yàn) 水動(dòng)力性能
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(nèi)外技術(shù)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 潮流能國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 潮流能國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 主要研究內(nèi)容及方案14-17
• 1.3.1 研究內(nèi)容14-15
• 1.3.2 研究方案15-17
• 第2章 潮流能渦輪葉片設(shè)計(jì)及數(shù)值計(jì)算17-28
• 2.1 概述17
• 2.2 水渦輪葉片設(shè)計(jì)環(huán)境參數(shù)17-19
• 2.2.1 布放海域潮流能特點(diǎn)17-18
• 2.2.2 確定布放區(qū)域潮流參數(shù)18-19
• 2.3 水渦輪葉片設(shè)計(jì)及建模19-27
• 2.3.1 雙向翼型設(shè)計(jì)19-20
• 2.3.2 葉片設(shè)計(jì)及建模20-22
• 2.3.3 渦輪數(shù)值驗(yàn)證22-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 潮流能發(fā)電裝置設(shè)計(jì)及數(shù)值計(jì)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(shè)計(jì)29-36
• 3.3.1 機(jī)艙方案及發(fā)電裝置設(shè)計(jì)29-32
• 3.3.2 新型海底基座設(shè)計(jì)32-33
• 3.3.3 浮筒及板架設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(xì)設(shè)計(jì)37
• 3.4.3 樣機(jī)加工建造37
• 3.5 潮流能發(fā)電裝置阻力計(jì)算37-43
• 3.5.1 板架及機(jī)艙阻力公式計(jì)算38-40
• 3.5.2 發(fā)電裝置阻力數(shù)值計(jì)算40-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第4章 潮流能發(fā)電裝置模型設(shè)計(jì)及試驗(yàn)44-61
• 4.1 概述44
• 4.2 縮尺比的確定及試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛽Q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(yàn)?zāi)Ｐ椭黧w阻力數(shù)值計(jì)算及測量52-59
• 4.4.1 模型主體阻力數(shù)值計(jì)算52
• 4.4.2 循環(huán)水槽流速及的標(biāo)定52-55
• 4.4.3 六分力儀的標(biāo)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(yàn)驗(yàn)證58-59
• 4.5 本章小結(jié)59-61
• 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 附錄67-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果72-74
• 致謝74

【相似文獻(xiàn)】

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