漂浮式潮流能電站載體甲板上浪研究.pdf

1、潮流能是一種潛力巨大的清潔可再生能源。相對(duì)于風(fēng)能而言,海洋潮流能因其具有能量密度大、可預(yù)測(cè)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)受到各國(guó)的青睞,在新能源開(kāi)發(fā)利用中占據(jù)不可估量的重要地位。目前國(guó)內(nèi)外運(yùn)行的潮流能發(fā)電系統(tǒng),其載體的結(jié)構(gòu)形式主要有浮式、樁柱式和重力式,其中浮式又分為漂浮式和懸浮式。漂浮式潮流能電站載體由于其方便安裝等優(yōu)點(diǎn)得到大家的認(rèn)可。漂浮式潮流能發(fā)電站長(zhǎng)期固定于某點(diǎn)工作,暴露在波浪、流、風(fēng)的作用下,載體多點(diǎn)系泊,所以其發(fā)生甲板上浪的風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于可靈活改

2、變航向的普通船舶。甲板上浪對(duì)漂浮式潮流能電站的安全性和發(fā)電系統(tǒng)的工作效率有很大的影響:甲板上浪發(fā)生時(shí),甲板上的水體對(duì)載體的甲板結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊載荷,上浪量的多少影響載體的運(yùn)動(dòng)性能。本文重點(diǎn)考慮水輪機(jī)對(duì)載體的影響,分別從甲板上浪概率以及基于CFD的動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行甲板上浪的數(shù)值模擬兩方面對(duì)漂浮式潮流能電站載體甲板上浪相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析與評(píng)估。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容包括幾個(gè)方面:(1)系統(tǒng)地回顧和歸納總結(jié)了國(guó)內(nèi)外浮式潮流能電站載體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及

3、甲板上浪問(wèn)題的研究、發(fā)展歷程;(2)基于勢(shì)流理論,考慮水輪機(jī)阻尼,結(jié)合概率論相關(guān)知識(shí)評(píng)估漂浮式潮流能電站載體甲板上浪的嚴(yán)重程度,即統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)載體上浪次數(shù);(3)基于CFD商用軟件Fluent平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),創(chuàng)建數(shù)值波浪水池,該水池可以較長(zhǎng)時(shí)間數(shù)值模擬物體在波浪中運(yùn)動(dòng);(4)通過(guò)Greco的二維固定FPSO甲板上浪的試驗(yàn)值驗(yàn)證固定海洋結(jié)構(gòu)物甲板上浪模擬方法的準(zhǔn)確性,然后模擬固定漂浮式潮流能電站載體的甲板上浪;(5)從不考慮水輪機(jī)對(duì)載體的

4、影響、考慮水輪機(jī)阻尼對(duì)載體的影響、以及較全面地考慮水輪機(jī)載荷(即阻尼、附加質(zhì)量和水輪機(jī)在水流中工作受到的載荷)對(duì)載體影響的三個(gè)方面,分別實(shí)現(xiàn)自由漂浮式潮流能電站載體的甲板上浪數(shù)值模擬。
　　在基于CFD運(yùn)用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)甲板上浪數(shù)值模擬中,載體在波浪中的運(yùn)動(dòng)結(jié)果表明水輪機(jī)對(duì)載體有影響:考慮水輪機(jī)阻尼情況下載體的運(yùn)動(dòng)比不考慮水輪機(jī)影響情況下載體的運(yùn)動(dòng)要小;較全面考慮水輪機(jī)影響情況下,載體的平衡位置為埋首姿態(tài),甲板上浪對(duì)載體的危害程度加大