【摘要】：浮式防波堤主要被用來抵御波浪,保護港口內(nèi)結(jié)構(gòu)物以及進出港船舶的安全。與傳統(tǒng)的固定式防波堤相比,浮式防波堤結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、造價低廉,對生態(tài)系統(tǒng)破壞小、不會影響海水交換或?qū)ぷ骱Ｓ虻暮Ｑ蟓h(huán)境造成污染。我國有超過1.8萬公里的海岸線,且島嶼眾多。對海島進行開發(fā)時,充足電力是不可缺少的必要條件。由于大部分海島遠離大陸,依靠大陸給海島輸送電力成本太高,如果可以依靠海島自身的資源優(yōu)勢以及海島外的一些浮式結(jié)構(gòu)物進行發(fā)電,將可以最有效的解決島上用電問題。因此對浮式防波堤與波浪能發(fā)電一體化裝置的研究具有非常重要的實際意義。本文基于工信部課題“浮式防波堤單元構(gòu)型優(yōu)選模型試驗”的試驗結(jié)果優(yōu)選出浮式防波堤最優(yōu)結(jié)構(gòu)圓筒型浮式防波堤,結(jié)合本文所設計的波浪能發(fā)電裝置Savonius轉(zhuǎn)子,并在二維數(shù)值水槽中對其水動力性能、消波效果及發(fā)電效率進行研究。本文的主要研究內(nèi)容如下:1.建立粘性二維數(shù)值水槽,并驗證模擬正確性。采用RNGκ-ε湍流模型及VOF方法進行氣液兩相流計算,根據(jù)邊界造波法原理及阻尼消波原理,利用STAR-CCM+軟件,建立粘性二維數(shù)值波浪水槽,并將波浪計算值與理論值進行對比,從而驗證了數(shù)值波浪水槽的準確性。2.提出了浮式防波堤與波浪能發(fā)電一體化裝置的設計方案。針對目標海域海況進行分析,確定波浪條件,基于防浪消波與波浪能發(fā)電功能兼具、但以消波性能為主的設計思想,優(yōu)化設計了圓筒浮式防波堤與直葉片Savonius轉(zhuǎn)子波浪能發(fā)電相結(jié)合的一體化裝置設計方案。3.直葉片Savonius轉(zhuǎn)子波浪能裝置發(fā)電性能數(shù)值計算及設計參數(shù)優(yōu)選。采用CFD方法,對定軸轉(zhuǎn)動的Savonius轉(zhuǎn)子在不同浸沒水深下性能進行研究,并將結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)進行對比,驗證模擬軟件的可行性。并應用此方法對定軸轉(zhuǎn)動時直葉片Savonius轉(zhuǎn)子性能進行不同葉片數(shù)、不同浸沒深度研究。4.圓筒型浮式防波堤與直葉片Savonius轉(zhuǎn)子波浪能一體化裝置性能數(shù)值計算與分析。應用CFD方法,分別對浮式防波堤與波浪能發(fā)電一體化裝置的水動力響應、消波性能以及發(fā)電效率進行了數(shù)值計算,并將計算結(jié)果與單獨圓筒型浮式防波堤的水動力性能及消波效果進行了對比分析,獲得了不同轉(zhuǎn)子葉片數(shù)、不同轉(zhuǎn)子初始浸沒深度時一體化裝置的運動響應、消波效果及發(fā)電性能。
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U656.2;P743.2;TM612

【參考文獻】

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本文編號：2778460