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130kW漂浮式潮流电站锚泊系统设计

作　者: 曹浩
导　师: 张亮
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 流体力学
关键词: 潮流电站 波浪力 三维势流理论 耐波性 锚泊系统
分类号: P743.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 258次
引　用: 6次
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内容摘要


海洋潮流能是清洁的可再生能源。利用潮流能发电既不占用土地，不受气候影响，也不污染环境，具有开发前景广阔、潜力巨大的新能源，它将是未来新能源中相当重要的部分。目前国内外已建成的示范运行的潮流电站，其结构形式有漂浮式、桩柱支撑式和座海底式，如我国的70kW潮流实验电站就采用了漂浮结构形式，载体作为水轮机和发电机组的工作平台。为了保证潮流电站在风、浪和急流中正常工作和恶劣海况下的安全生存，研究潮流电站漂浮载体在风、浪和急流中的水动力和运动性能，合理设计漂浮载体锚泊系统至关重要。本文以中国和意大利政府的合作项目130kW潮流示范电站作为对象，进行漂浮载体运动性能理论预报和锚泊系统的方案设计。本文应用基于三维势流理论的SESAM软件，分别计算了两种不同形状载体130kW潮流电站载体在规则波中所受到的波浪力及其在波浪中的运动，进而为这两种不同载体设计锚泊系统。选用了方形载体和圆形载体这两种具有代表性的形体，分别研究了载体以及载体加上竖轴水轮机后的水动力及其耐波性能。潮流电站所受到的环境载荷与运动根据规范中的公式计算，电站受到的波浪漂移力根据谱分析法计算。在确定各种载荷和运动后，应用SESAM软件中基于静力分析和动力分析相关原理的Mimosa模块，对两种不同形式潮流电站分别提出了锚泊系统设计方案，并对这几种方案进行了安全校核和比较分析，给出合理的设计结果。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-19
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 潮流能利用的技术现状  11-13
    1.2.1 潮流能简介  11-12
    1.2.2 国外潮流能利用的发展现状  12
    1.2.3 我国潮流能资源和开发利用情况  12-13
  1.3 锚泊系统设计计算的研究现状  13-16
    1.3.1 国外研究现状  13-14
    1.3.2 国内研究现状  14-16
  1.4 问题的提出  16-18
  1.5 本文工作要点  18-19
第2章 规则波中的频域分析理论  19-28
  2.1 线性运动理论  19-20
  2.2 浮体在规则波中运动的三维频域势流理论  20-24
    2.2.1 速度势及其定解条件  20-22
    2.2.2 浮体在规则波作用下的线性微分运动方程  22-24
  2.3 三维势流理论的格林函数解法  24-27
    2.3.1 格林函数法  24-25
    2.3.2 阻尼系数、附加质量和绕射力的计算方法  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 潮流电站的受力及运动计算  28-56
  3.1 SESAM软件在频域势流理论计算中的应用  28-37
    3.1.1 SESAM软件介绍  28-31
    3.1.2 坐标系  31-32
    3.1.3 模型建立  32-37
  3.2 算例验证  37-39
    3.2.1 波浪中大尺度圆柱体受力  37-38
    3.2.2 波浪中淹没圆球的波浪力  38
    3.2.3 波浪中的淹没方箱  38-39
    3.2.4 波浪中的飘浮方箱  39
  3.3 电站计算结果  39-55
    3.3.1 附加质量和阻尼  39-48
    3.3.2 电站在波浪中运动和受力  48-55
  3.4 本章小结  55-56
第4章 锚泊系统设计分析的基本原理  56-65
  4.1 环境载荷与运动  56-60
    4.1.1 风载荷  56
    4.1.2 海流载荷  56-58
    4.1.3 谱分析法与波浪载荷  58-59
    4.1.4 波频运动  59-60
    4.1.5 低频运动  60
  4.2 锚泊系统的静力分析  60-63
    4.2.1 全链悬垂线方程  60-62
    4.2.2 链加重块组合悬垂线的公式  62-63
  4.3 锚泊系统的动力分析  63
  4.4 Mimosa在锚泊系统受力分析中的应用  63-64
  4.5 本章小结  64-65
第5章 潮流电站锚泊系统的方案设计  65-76
  5.1 方形潮流电站锚泊系统的设计  65-70
    5.1.1 主要设计数据  65-66
    5.1.2 锚泊系统设计方案  66-69
    5.1.3 锚泊系统的回复力  69-70
  5.2 圆形潮流电站锚泊系统的设计  70-75
    5.2.1 主要设计数据  70
    5.2.2 锚泊系统设计方案  70-75
    5.2.3 锚泊系统的回复力  75
  5.3 本章小结  75-76
结论  76-77
参考文献  77-81
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  81-82
致谢  82-83
附录A 铸钢锚链GB 550-84  83-84
附录B 海浪谱公式  84

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 海洋学 > 海洋资源与开发 > 海洋动力资源开发 > 海流能
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