座底式水平軸潮流能轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計(jì)研究.pdf

1、海洋可再生潮流能源發(fā)電裝置在技術(shù)開發(fā)和工程示范兩個(gè)方面都在快速發(fā)展，然而關(guān)于潮流能發(fā)電裝置總體及其性能設(shè)計(jì)方面的研究及其設(shè)計(jì)方法的探索較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)今技術(shù)應(yīng)用快速發(fā)展的需求。本文針對(duì)開發(fā)座底式水平軸潮流能轉(zhuǎn)換技術(shù)，開展潮流能發(fā)電裝置的總體設(shè)計(jì)、流體動(dòng)力性能與載荷、支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性研究，并基于方案設(shè)計(jì)和分析結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化選型，為座海底式海洋潮流能電站的總體設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)方法和基礎(chǔ)理論依據(jù)。
　　 本文首先介紹了潮流能水

2、輪機(jī)的分類及國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展，指出了潮流發(fā)電裝置的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)水平軸潮流電站的總體設(shè)計(jì)概念形式進(jìn)行分類，總結(jié)概括各自的優(yōu)缺點(diǎn)。然后討論了潮流電站的工程設(shè)計(jì)方法，詳細(xì)闡述了電站總體設(shè)計(jì)思路和流程，提出導(dǎo)流增強(qiáng)型潮流能發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)子主尺度和總體設(shè)計(jì)方案。接著基于計(jì)算流體力學(xué)和海洋工程結(jié)構(gòu)環(huán)境載荷的理論對(duì)潮流電站的水動(dòng)力載荷進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算。采用CFD方法計(jì)算轉(zhuǎn)子的水動(dòng)力性能，給出了加導(dǎo)流罩前后葉輪的流載荷；采用海洋工程經(jīng)驗(yàn)公式估算支撐結(jié)構(gòu)的流

3、載荷。然后根據(jù)載荷和潮流流動(dòng)特性給出支撐結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)方案，分析了三種方案在極限流載荷作用下的性能，依據(jù)海洋工程結(jié)構(gòu)的相關(guān)規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行評(píng)估。最后，從傾覆性和漂移性兩方面對(duì)三種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行整體穩(wěn)定性分析。結(jié)果表明：通過(guò)對(duì)不同支撐結(jié)構(gòu)的方案對(duì)比可以得到，四邊形底座更易滿足強(qiáng)度和變形的要求，三角形底座的經(jīng)濟(jì)性和可操控性較好。同時(shí)通過(guò)調(diào)整壓載成分的比例，使得三角形底座方案的經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)。綜上所述，選取三角形底座為最佳方案。