潮流發(fā)電試驗場水動力特性數(shù)學模型研究.pdf

1、能源危機和環(huán)境污染是當今世界面臨的兩大主要問題，而潮流能作為綠色清潔的可再生能源，具有儲量豐富、可預測性和環(huán)境生態(tài)友好等巨大優(yōu)勢，開發(fā)前景十分可觀。許多海洋資源豐富的國家先后制定了相應的政策和戰(zhàn)略目標，以大力推動潮流能發(fā)電技術(shù)的研究，并成功建設(shè)了一定規(guī)模的潮流能發(fā)電試驗場。為了解發(fā)電裝置放置后對流場的影響情況，合理布置試驗場發(fā)電機組泊位，本文以舟山普陀山島-葫蘆島潮流能示范工程為研究場址，運用數(shù)學模型模擬發(fā)電裝置對試驗區(qū)局部近場、大范圍

2、遠場水動力的影響情況。
　　本文首先從數(shù)模角度簡要介紹了國內(nèi)外研究學者對潮流能試驗場水動力問題的研究方法和結(jié)論，以此為基礎(chǔ)，提出一種基于能量方程的發(fā)電裝置概化方法，即采用流場上下游之間的沿程阻力損失量化裝置對水流的影響，并將該影響轉(zhuǎn)化為相應的底床阻力，推導潮流發(fā)電裝置的等效糙率系數(shù)。然后建立三維潮流能裝置的局部流場模型，利用CFD軟件模擬分析裝置在七種轉(zhuǎn)速-流速組合下，局部流場的流速分布異同點；并根據(jù)發(fā)電裝置的概化方法，計算各組合

3、下裝置的等效糙率和綜合糙率，通過回歸分析得到來流流速與綜合糙率之間的函數(shù)關(guān)系。最后將該函數(shù)關(guān)系代入舟山普陀山島-葫蘆島二維潮流數(shù)學模型，通過修改裝置所在網(wǎng)格的糙率值來模擬裝置產(chǎn)生的影響。在二維模型的計算中，分別研究了某個漲落潮歷時下全體裝置放置時、大潮過程下單一裝置放置時和全潮過程下全體裝置放置時，整個試驗場水動力的響應程度和范圍。結(jié)果表明，裝置對流場的影響區(qū)域大小與潮流流速及裝置泊位點附近的地形有關(guān)，離裝置越遠，裝置對流場的影響越小。