座底式水平軸潮流能轉換裝置設計研究.pdf

1、海洋可再生潮流能源發(fā)電裝置在技術開發(fā)和工程示范兩個方面都在快速發(fā)展，然而關于潮流能發(fā)電裝置總體及其性能設計方面的研究及其設計方法的探索較少，遠遠不能滿足當今技術應用快速發(fā)展的需求。本文針對開發(fā)座底式水平軸潮流能轉換技術，開展潮流能發(fā)電裝置的總體設計、流體動力性能與載荷、支撐結構的強度和整體穩(wěn)定性研究，并基于方案設計和分析結果進行優(yōu)化選型，為座海底式海洋潮流能電站的總體設計提供設計方法和基礎理論依據。
　　 本文首先介紹了潮流能水

2、輪機的分類及國內外的研究進展，指出了潮流發(fā)電裝置的發(fā)展趨勢。對水平軸潮流電站的總體設計概念形式進行分類，總結概括各自的優(yōu)缺點。然后討論了潮流電站的工程設計方法，詳細闡述了電站總體設計思路和流程，提出導流增強型潮流能發(fā)電裝置的轉子主尺度和總體設計方案。接著基于計算流體力學和海洋工程結構環(huán)境載荷的理論對潮流電站的水動力載荷進行了詳細計算。采用CFD方法計算轉子的水動力性能，給出了加導流罩前后葉輪的流載荷；采用海洋工程經驗公式估算支撐結構的流

3、載荷。然后根據載荷和潮流流動特性給出支撐結構的初步設計方案，分析了三種方案在極限流載荷作用下的性能，依據海洋工程結構的相關規(guī)范對結構性能進行評估。最后，從傾覆性和漂移性兩方面對三種設計方案進行整體穩(wěn)定性分析。結果表明：通過對不同支撐結構的方案對比可以得到，四邊形底座更易滿足強度和變形的要求，三角形底座的經濟性和可操控性較好。同時通過調整壓載成分的比例，使得三角形底座方案的經濟性達到最優(yōu)。綜上所述，選取三角形底座為最佳方案。