本文選題：垂蕩阻尼板　切入點：粘性　出處：《山東大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：化石能源的有限存儲和其燃燒過程中帶來的環(huán)境污染讓人們把目光聚焦到了新型清潔能源上。波浪能作為一種清潔的可再生能源,因其能量密度較高,相對比較穩(wěn)定,而備受開發(fā)人員的青睞�！�120kW漂浮式液壓海浪發(fā)電站中試”項目就是設(shè)計開發(fā)了一款波浪能發(fā)電設(shè)備。在“120kW漂浮式液壓海浪發(fā)電站中試”項目中采用的是點吸收式海浪發(fā)電原理,它主要靠浮體與裝置主體之間的相對運動來捕獲波浪能。裝置主體通過三根錨鏈柔性固定,從而能夠緩沖部分海浪的沖擊力,對整個裝置起到保護(hù)作用。在減小裝置主體的垂蕩運動方面則是通過在裝置主體底部安裝垂蕩阻尼板。本文則針對垂蕩阻尼板的水動力性能展開研究并最終完成垂蕩阻尼板的設(shè)計工作。 首先,本文綜合闡述了垂蕩阻尼板的研究方法和研究現(xiàn)狀,介紹了學(xué)者們在數(shù)值模型計算、仿真研究和物理實驗方面的研究成果,并針對垂蕩阻尼板水動力性能的不同影響因素分別介紹了研究現(xiàn)狀。從而提出了本文的研究方法和研究的重點。 其次,建立了垂蕩阻尼板的運動方程。根據(jù)垂蕩阻尼板的運動特性,采用三個坐標(biāo)系來描述其運動,并且說明了三個坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。建立垂蕩阻尼板的運動方程后,根據(jù)垂蕩阻尼板的結(jié)構(gòu)特點和海浪的作用規(guī)律,對方程組進(jìn)行了簡化,得到了文章所要研究三個自由度方向的方程。 再次,為研究垂蕩阻尼板受粘性流體運動作用建立了三維數(shù)值波浪水槽。根據(jù)海況資料,研究了當(dāng)?shù)睾＠说倪\動特點以及垂蕩阻尼板所在水深處的水文情況。根據(jù)相關(guān)的實驗規(guī)范,建立了波浪水槽。在Fluent軟件中完成設(shè)置后仿真了波浪水槽,并根據(jù)仿真的結(jié)果對波浪水槽做了調(diào)整。 然后,在數(shù)值波浪水槽中對垂蕩阻尼板的水動力性能做了研究。將垂蕩阻尼板的模型放入數(shù)值波浪水槽中,首先觀察了其在固定狀態(tài)的受力及其周邊流場情況。根據(jù)垂蕩阻尼板的受力情況編寫了UDF程序,利用Fluent軟件的二次開發(fā)功能,改變垂蕩阻尼板的結(jié)構(gòu)要素得到了不同情況下垂蕩阻尼板受海水的作用力。 接著,對垂蕩阻尼板進(jìn)行了設(shè)計。根據(jù)前文得到的仿真結(jié)果和小型整體模型的物理實驗結(jié)果,并結(jié)合其他學(xué)者對垂蕩阻尼板水動力性能的研究,完成垂蕩阻尼板的設(shè)計工作。并通過靜態(tài)極限載荷分析、模態(tài)分析和動載荷分析驗證了垂蕩阻尼板設(shè)計的合理性。
[Abstract]:The limited storage of fossil energy and the environmental pollution caused by its combustion make people focus on the new clean energy.Wave energy, as a clean renewable energy source, is favored by developers for its high energy density and relatively stable energy density. The "pilot-scale test of 120kW floating hydraulic wave power station" is the design and development of a wave power generation equipment.In the project of "pilot-scale test of 120kW floating hydraulic wave power station", the principle of point absorption wave power generation is adopted, which mainly depends on the relative motion between the floating body and the main body of the device to capture wave energy.The main body of the device is flexible fixed by three anchor chains, which can buffer the impact force of some waves and protect the whole device.In the aspect of reducing the heave motion of the device body, the heave damping plate is installed at the bottom of the device body.In this paper, the hydrodynamic performance of the damped plate is studied and the design of the damped plate is finished.Firstly, this paper introduces the research methods and present situation of damped slabs, and introduces the research results of numerical model calculation, simulation and physical experiments.According to the different factors affecting the hydrodynamic performance of damped slabs, the present research situation is introduced.Thus, the research methods and the key points of this paper are put forward.Secondly, the equation of motion of damped plate is established.According to the motion characteristics of the damped plate, three coordinate systems are used to describe the motion of the plate, and the relationship between the three coordinate systems is explained.After establishing the equation of motion of the damped plate, the equations are simplified according to the structural characteristics of the damped plate and the law of the action of the waves, and the equations of three degrees of freedom are obtained in this paper.Thirdly, a three-dimensional numerical wave flume is established to study the effect of viscous fluid on the damped plate.Based on the sea condition data, the motion characteristics of the local waves and the hydrological conditions in the water depth of the damped slabs are studied.The wave flume was established according to the relevant experimental specifications.After setting up in Fluent software, the wave flume is simulated, and the wave flume is adjusted according to the simulation results.Then, the hydrodynamic performance of the damped plate is studied in a numerical wave tank.The model of the damped plate is put into the numerical wave flume. Firstly, the force and the flow field around it in the fixed state are observed.According to the stress condition of swinging damping plate, the UDF program is written. By using the secondary development function of Fluent software, the influence of sea water on the damped plate under different conditions is obtained by changing the structural elements of the sagging damping plate.Then, the sagging damping plate is designed.According to the simulation results and the physical experiment results of the small integral model, and combined with other scholars' research on the hydrodynamic performance of the sagging damping plate, the design work of the swinging damping plate is completed.Through static limit load analysis, modal analysis and dynamic load analysis, the rationality of the design of swinging damping plate is verified.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P743.2;TM612

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本文編號：1711189