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。相對于風(fēng)能而言,海洋潮流能因其具有能量密度大、可預(yù)測性強等優(yōu)點受到各國的青睞,在新能源開發(fā)利用中占據(jù)不可估量的重要地位。目前國內(nèi)外運行的潮流能發(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)點得到大家的認可。漂浮式潮流能發(fā)電站長期固定于某點工作,暴露在波浪、流、風(fēng)的作用下,載體多點系泊,所以其發(fā)生甲板上浪的風(fēng)險遠遠大于可靈活改

2、變航向的普通船舶。甲板上浪對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,甲板上的水體對載體的甲板結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊載荷,上浪量的多少影響載體的運動性能。本文重點考慮水輪機對載體的影響,分別從甲板上浪概率以及基于CFD的動網(wǎng)格技術(shù)進行甲板上浪的數(shù)值模擬兩方面對漂浮式潮流能電站載體甲板上浪相關(guān)問題進行分析與評估。
　　本文主要研究內(nèi)容包括幾個方面:(1)系統(tǒng)地回顧和歸納總結(jié)了國內(nèi)外浮式潮流能電站載體結(jié)構(gòu)設(shè)計以及

3、甲板上浪問題的研究、發(fā)展歷程;(2)基于勢流理論,考慮水輪機阻尼,結(jié)合概率論相關(guān)知識評估漂浮式潮流能電站載體甲板上浪的嚴重程度,即統(tǒng)計時段內(nèi)載體上浪次數(shù);(3)基于CFD商用軟件Fluent平臺進行二次開發(fā),創(chuàng)建數(shù)值波浪水池,該水池可以較長時間數(shù)值模擬物體在波浪中運動;(4)通過Greco的二維固定FPSO甲板上浪的試驗值驗證固定海洋結(jié)構(gòu)物甲板上浪模擬方法的準確性,然后模擬固定漂浮式潮流能電站載體的甲板上浪;(5)從不考慮水輪機對載體的

4、影響、考慮水輪機阻尼對載體的影響、以及較全面地考慮水輪機載荷(即阻尼、附加質(zhì)量和水輪機在水流中工作受到的載荷)對載體影響的三個方面,分別實現(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運用動網(wǎng)格技術(shù)甲板上浪數(shù)值模擬中,載體在波浪中的運動結(jié)果表明水輪機對載體有影響:考慮水輪機阻尼情況下載體的運動比不考慮水輪機影響情況下載體的運動要小;較全面考慮水輪機影響情況下,載體的平衡位置為埋首姿態(tài),甲板上浪對載體的危害程度加大