發(fā)布時間：2020-11-15 03:27

　　 隨著工業(yè)化進程加劇,當(dāng)今世界對能源的需求猛烈增長,而可獲取與勘探的化石資源逐漸消耗殆盡,人們開始將目光投向易于獲取的清潔能源。我國目前的主要能源支撐仍然為石油、煤礦、天然氣等,但出于可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境保護的考慮,有必要進行新能源開發(fā)。兩淮地區(qū)正在大力發(fā)展水上光伏產(chǎn)業(yè),故而對風(fēng)浪流聯(lián)合作用下的浮式太陽能發(fā)電裝置進行水動力特性及其系泊系統(tǒng)的研究有著重要的意義。本文以位于兩淮沉陷區(qū)的浮式太陽能發(fā)電裝置為研究對象,在頻域分析的基礎(chǔ)上,求解風(fēng)浪流載荷,通過時域分析計算系泊系統(tǒng)下的運動響應(yīng)與系泊纜受力,具體研究內(nèi)容如下:(1)采用AQWA軟件對浮式太陽能基座進行頻域分析,考慮基座形狀、減重和浮體間距對基座水動力系數(shù)的影響,研究形狀、減重和浮體間距對附加質(zhì)量、輻射阻尼、響應(yīng)幅值算子及波激力的影響規(guī)律。結(jié)果表明,附加質(zhì)量與輻射阻尼的大小取決于結(jié)構(gòu)表面在各個軸平面上的投影;減重后的浮式太陽能基座垂向附加質(zhì)量大大減小,輻射阻尼和波激力較減重前更小;頻率較高時,浮體間間距會對水動力特性產(chǎn)生較大影響。(2)基于Fluent商業(yè)軟件,結(jié)合湍流模型封閉方程,計算浮式太陽能發(fā)電裝置受到的風(fēng)載荷和流載荷,研究風(fēng)、流載荷隨風(fēng)向角及光伏板傾角、流向角及流速的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,計算雙浮體受到的風(fēng)載荷和流載荷。計算結(jié)果表明,風(fēng)、流載荷的大小與速度的平方呈正比,且風(fēng)、流載荷受來流方向影響較大;風(fēng)載荷隨著光伏板傾角增大而增大,背風(fēng)側(cè)風(fēng)載荷大于迎風(fēng)側(cè)風(fēng)載荷。對于雙浮體結(jié)構(gòu),前端的浮體的風(fēng)流載荷大于后端浮體。(3)對浮式太陽能發(fā)電裝置進行時域分析,采用經(jīng)驗公式確定波浪特征數(shù)值,對懸鏈式與張緊式兩種系泊裝置進行研究。結(jié)果表明,兩種系泊裝置都能較好的在該水域水位變化的情況下正常作業(yè)。水位較低時,懸鏈式系泊裝置下的光伏系統(tǒng)位移更小,系泊纜受力更小;水位較高時,張緊式系泊系統(tǒng)下結(jié)構(gòu)的運動響應(yīng)更小。(4)提出了一種新型的系泊裝置,將樁基式與漂浮式系泊系統(tǒng)相結(jié)合,分析不同水深時浮式太陽能基座的運動響應(yīng)及系泊纜受力。結(jié)果表明,該裝置能以更小的浮體間間距進行作業(yè),運動響應(yīng)優(yōu)于張緊式與懸鏈式系泊。
【學(xué)位單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM615
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 光伏發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 漂浮式太陽能發(fā)電裝置地區(qū)選擇
        1.2.2 浮式基礎(chǔ)水動力特性及系泊系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 漂浮式太陽能發(fā)電裝置研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 本文創(chuàng)新點
第2章 浮式太陽能基座水動力系數(shù)研究
    2.1 引言
    2.2 基本理論
        2.2.1 坐標(biāo)系定義
        2.2.2 自由表面邊界條件
        2.2.3 波浪理論
        2.2.4 多浮體水動力耦合及運動方程
    2.3 光伏基座結(jié)構(gòu)
    2.4 形狀對光伏基座水動力系數(shù)的影響研究
        2.4.1 基座形狀對附加質(zhì)量的影響
        2.4.2 基座形狀對輻射阻尼的影響
        2.4.3 基座形狀對響應(yīng)幅值算子的影響
        2.4.4 基座形狀對衍射力與傅汝德力的影響
    2.5 減重對光伏基座水動力系數(shù)的影響研究
        2.5.1 減重對基座附加質(zhì)量的影響
        2.5.2 減重后對基座輻射阻尼的影響
        2.5.3 減重后對基座響應(yīng)幅值算子的影響
        2.5.4 減重后對基座衍射力與傅汝德力的影響
    2.6 間距對光伏基座水動力系數(shù)的影響研究
        2.6.1 間距對基座附加質(zhì)量的影響
        2.6.2 間距對基座輻射阻尼的影響
        2.6.3 間距對基座響應(yīng)幅值算子的影響
        2.6.4 間距對基座衍射力與傅汝德力的影響
    2.7 本章小結(jié)
第3章 浮式太陽能發(fā)電裝置風(fēng)載荷及流載荷研究
    3.1 引言
    3.2 基本理論
        3.2.1 控制方程
        3.2.2 湍流模型
        3.2.3 邊界條件
    3.3 風(fēng)載荷計算
        3.3.1 數(shù)值計算
        3.3.2 風(fēng)載荷隨流向角及流速變化規(guī)律
        3.3.3 風(fēng)載荷隨風(fēng)向角及光伏板傾角變化規(guī)律
        3.3.4 風(fēng)載荷隨風(fēng)向角對雙浮體作用變化規(guī)律
    3.4 流載荷計算
        3.4.1 流載荷隨流向角及流速變化規(guī)律
        3.4.2 流載荷隨流向角對雙浮體作用變化規(guī)律
    3.5 本章小結(jié)
第4章 浮式太陽能系泊系統(tǒng)時域分析
    4.1 引言
    4.2 系泊系統(tǒng)選擇及布置方式
    4.3 波浪載荷確定
    4.4 多點系泊時域計算
        4.4.1 懸鏈式系泊裝置
        4.4.2 張緊式系泊裝置
    4.5 本章小結(jié)
第5章 一種新型的系泊系統(tǒng)裝置
    5.1 引言
    5.2 新型系泊系統(tǒng)
    5.3 系泊裝置時域計算
    5.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    一、總結(jié)
    二、展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 劉首華;楊忠良;岳心陽;牟林;陳滿春;王興;高佳;周凱;;山東省周邊海域波浪能資源評估[J];海洋學(xué)報;2015年07期

2 陳琦;潘金霞;;淺水風(fēng)浪要素推算公式比較[J];水運工程;2015年05期

3 朱丹丹;燕達;;太陽能板放置最佳傾角研究[J];建筑科學(xué);2012年S2期

4 黃海峰;李鮮;;世界清潔能源發(fā)展現(xiàn)狀[J];生態(tài)經(jīng)濟;2012年05期

5 王成;顧令宇;;淮南采煤沉陷區(qū)水環(huán)境影響分析[J];治淮;2011年12期

6 王科;張犀;張志強;許旺;;FPSO型采油平臺附加質(zhì)量與阻尼力的分析研究[J];船舶力學(xué);2011年Z1期

7 余江洪;肖金生;朱宗柏;;Fluent軟件的多重網(wǎng)格并行算法及其性能[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版);2009年01期

8 王志新;劉立群;張華強;;風(fēng)光互補技術(shù)及應(yīng)用新進展[J];電網(wǎng)與清潔能源;2008年11期

9 錢昆,王言英,王大政;壓力公式的修正及其在波浪荷載計算中的應(yīng)用[J];海洋工程;1999年03期

本文編號：2884285