收藏本站
收藏 | 论文排版

悬浮锚定式潮流发电装置水动力性能研究及样机研制

郭彬  
【摘要】:伴随着石油、天然气等常规能源的日益枯竭,绿色无污染的可再生新能源逐渐吸引科研工作者的注意,并得到长足的发展。潮流能作为一种海洋可再生新能源,以周期性、可预测性以及能量密度大的特点得到广泛的关注。世界各地不同结构形式的潮流能发电装置层出不穷。但高昂的安装、海上施工以及维修、维护费用极大限制了潮流能发电装置的商品化进程。因此,本文设计研制一种悬浮锚定式潮流发电装置。该装置可通过向海底基座内注入与排出海水实现系统升沉运动,较好的降低海上施工以及设备维修、维护费用;发电装置主体悬浮工作于海水表面之下10~20m,具有隐蔽性强,不受风、浪等海洋极端天气影响的优点,可为海洋孤岛以及海上仪器仪表提供电能。依据潮流发电装置工作以及潮流流动特点,本文提出一种具有浮体在上,两台并排对转潮流涡轮在下的锚定式潮流发电装置结构形式。该结构形式增加了发电装置稳性高,进而增强装置在俯仰运动中的稳定性。并排潮流涡轮作为吸收转换潮流能量的核心构件,采用对转形式抵消潮流涡轮旋转产生的额外扭矩,增强装置稳定性;并在发电机舱内采用空载启动技术,降低潮流涡轮的启动流速,增加装置工作效率。浮体为发电装置整体提供浮力,使其悬浮工作于海水之中;位于浮体尾部的十字尾翼在装置偏航状态下提供恢复力矩,确保发电装置的适流性。此外,本文从受力分析角度剖析该种结构布局在发电装置俯仰、横摇等运动中的优越性。并根据锚定式潮流发电装置在静水以及设计流速工况下的姿态提出一种系泊点位置选取方法,并在模型试验与样机海试中予以验证。潮流涡轮的水动力性能不仅影响锚定式潮流发电装置的工作姿态,同时影响整个系统的工作效率。考虑到潮流来回往复的特性,本文在NACA翼型的基础上进行改形,生成双向BDA翼型,并对其水动力性能做出仿真计算。采用叶元体动量理论设计双向潮流涡轮,以数值计算与模型试验的方式对其水动力性能进行分析,结果表明双向涡轮叶片在正反两向来流下具有近乎相同的能量转换效率。在双向涡轮叶片外围架设薄壁导管后,通过数值计算以及模型试验的方式获得导管涡轮的水动力性能,并将双向潮流涡轮与导管涡轮的水动力性能进行对比,明确锚定式潮流发电装置设计方案。并排导管间距以及浮体相对并排导管涡轮的高度位置会对导管涡轮的水动力性能产生影响。因此,本文分别构建不同尺寸下并排导管涡轮以及锚定式潮流发电装置整机的三维模型,以数值仿真的方式,分别分析并排导管间距以及浮体相对导管涡轮高度位置对并排导管流通性能以及导管涡轮水动力性能的影响规律,确定并排导管涡轮与浮体之间的相对位置,指导锚定式潮流发电装置模型与样机研制。研制1:5比例锚定式潮流发电装置模型,并在循环水槽内进行模型试验,通过发电装置在静水以及设计工况附近的工作性能验证该装置设计的合理性以及CFD数值计算的准确性。研制1:1比例锚定式潮流发电装置样机,进行陆上试验以及威海褚岛北部海域的海上试验。通过陆上试验,在验证涡轮控制器数据采集可靠性的同时,对发电机组的发电效率以及控制系统的稳定性进行测试;通过海上试验验证锚定式潮流发电装置在真实海洋环境下受正反两向潮流作用时的回转性能。海上试验结果表明,锚定式潮流发电装置具备适流性,可跟随潮流流向的改变实现自主换向,且在俯仰以及扭转运动中具备较好的稳定性。综上所述,本文探索研制一款悬浮锚定式潮流发电装置,以数值计算、模型试验以及样机海上试验的方式对发电装置的工作姿态以及发电性能进行分析研究,为我国悬浮锚定式潮流发电装置的发展提供一定的数据支撑与参考。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 杨佳慧;诸刚;杨学坤;蒋三生;;基于电磁感应的振动自发电装置研究[J];职业教育(中旬刊);2017年02期
2 张旭升;李瑞生;徐军;杨东海;;模块化多功能光储联合发电装置的研究[J];电测与仪表;2017年19期
3 王伟兰;;自制集成发电装置[J];实验教学与仪器;2017年01期
4 张一新;陈俊民;耿建;;驻车取力发电装置调速系统设计[J];移动电源与车辆;2012年02期
5 ;海南最大光伏发电装置在西沙建成[J];华东电力;2009年02期
6 庞晓华;;阿联酋将建全球首套氢发电装置[J];石化技术与应用;2008年02期
7 王春云;非燃烧型生活垃圾发电装置[J];化工环保;2000年05期
8 ;小型汽化发电装置[J];企业技术开发;1994年10期
9 张冀冠;陈龙;高珺;;矿用随钻涡轮发电装置设计[J];煤炭工程;2021年09期
10 王项南;薛彩霞;贾宁;张原飞;夏海南;;我国海洋能发电装置检测认证体系建设的思考[J];海洋开发与管理;2019年11期
11 赵明阳;卫江红;于涛;张友民;;高效环保自行车发电装置[J];河北农机;2019年12期
12 李海平,李玉升;降低发电装置CO_2排放的对策初探[J];石化技术;2003年01期
13 张玉松;郝慎才;孔维文;殷清玉;张竞丹;;便携户外应急发电装置的设计[J];现代化农业;2016年12期
14 文吕;陈窑;张燕;廖洪达;潘承耀;邓治宇;曾志伟;;一种自动适应共振发电装置设计[J];信息技术与信息化;2017年05期
15 ;日本进行“宇宙发电装置”的研究[J];华北电力技术;1995年05期
16 薛鉴哲;;新型便携电磁式振动发电装置的结构设计与输出性能分析[J];信息系统工程;2016年12期
17 王兴伟;潘雨昂;张彦泽;;瞬时磁极转换自发电装置的研究[J];中国设备工程;2017年15期
18 杜钦君,张学义;永磁发电装置的结构设计及电磁计算[J];拖拉机与农用运输车;2005年02期
19 邓隐北;移动式发电装置[J];移动电源与车辆;1996年01期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 沈鋆;陈志伟;鲍宏琛;刘应华;;太阳能光热发电装置高温结构评估方法研究[A];压力容器先进技术——第十届全国压力容器学术会议论文集(上)[C];2021年
2 黄萍;;核电发电装置对阀门的检验方法和要求[A];2011年首届阀门技术研讨会资料汇编[C];2011年
3 唐立志;杨仲;高睿;;浮式潮流能发电装置转子水动力影响探究[A];第十六届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2013年
4 马舜;李伟;刘宏伟;林勇刚;;水平轴螺旋桨式潮流能发电装置的试验研究[A];第二届全国海洋能学术研讨会论文集[C];2009年
5 彭黄华;孙瑜;;非均匀伴流条件下非对称前置定子泵喷推进器水动力性能研究[A];第三十一届全国水动力学研讨会论文集(下册)[C];2020年
6 罗晓园;王建政;吴泽奇;张方华;;水深对螺旋桨水动力性能影响研究[A];第三十一届全国水动力学研讨会论文集(下册)[C];2020年
7 王建政;罗晓园;刘亮清;张方华;;基于理论方法和CFD方法的螺旋桨水动力性能分析[A];第三十一届全国水动力学研讨会论文集(下册)[C];2020年
8 孙哲;李恒;柳光军;;襟翼对摆线推进器水动力性能的影响[A];第三十一届全国水动力学研讨会论文集(下册)[C];2020年
9 王于;韩阳;刘洋;;双圆柱耦合水动力性能分析[A];第三十一届全国水动力学研讨会论文集(上册)[C];2020年
10 袁煜明;王超;丁恩宝;;基于Star CCM+的螺旋桨水动力性能预报精度研究[A];协同创新 砥砺奋进——船舶力学学术委员会第九次全体会议文集[C];2018年
11 张晨亮;刘小健;夏召丹;万德成;王金宝;;凹翼型剖面舵水动力性能研究[A];协同创新 砥砺奋进——船舶力学学术委员会第九次全体会议文集[C];2018年
12 蔺世杰;马勇;郑伟涛;贺阳映;雷晓珊;张松;唐吉涛;;470级帆船船体对舵水动力性能影响研究[A];第十九届全国运动生物力学学术交流大会论文摘要汇编[C];2017年
13 张松;马勇;贺阳映;蔺世杰;雷晓珊;刘志荣;;运动帆船船体水动力性能数值模拟的国内外研究进展[A];第二十届全国运动生物力学学术交流大会论文摘要汇编[C];2018年
14 张海鹏;曹绪祥;郭春雨;张佐天;姜慧;林健峰;;仿生凹凸舵水动力性能研究[A];聚焦应用 支撑创新——船舶力学学术委员会测试技术学组2016年学术会议论文集[C];2016年
15 郭春雨;杨晨俊;马宁;;拖式吊舱推进器直航状态下水动力性能数值计算[A];第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集[C];2008年
16 王兆立;苏玉民;李彦丽;王晓飞;;仿胸鳍推进系统的水动力性能研究[A];2008年船舶水动力学学术会议暨中国船舶学术界进入ITTC30周年纪念会论文集[C];2008年
17 杜云龙;陈霞萍;陈昌运;;两艘散货船水动力性能数值计算研究[A];第十一届全国水动力学学术会议暨第二十四届全国水动力学研讨会并周培源诞辰110周年纪念大会文集(下册)[C];2012年
18 张松;马勇;贺阳映;蔺世杰;雷晓珊;刘志荣;;运动帆船船体水动力性能数值模拟的国内外研究进展[A];第二十届全国运动生物力学学术交流大会论文摘要汇编[C];2018年
19 马勇;邹早建;郑伟涛;;蹼泳板水动力性能试验研究[A];第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议文集[C];2003年
20 李彦丽;苏玉民;王晓飞;唐波;;三维拍动翼的水动力性能研究[A];2008年船舶水动力学学术会议暨中国船舶学术界进入ITTC30周年纪念会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前14条
1 郭彬;悬浮锚定式潮流发电装置水动力性能研究及样机研制[D];哈尔滨工业大学;2020年
2 谷浪;鱼雷泵喷推进器设计及水动力性能预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2019年
3 洪智超;基于CFD方法的船舶水动力性能预报及优化[D];大连理工大学;2018年
4 鹿麟;泵喷推进器设计与流场特性研究[D];西北工业大学;2016年
5 王培生;全回转推进器的水动力性能研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
6 马勇;基于竖轴水轮机的漂浮式潮流发电装置水动力性能试验研究与数值预报[D];哈尔滨工程大学;2013年
7 陈展;摆式河流动能发电装置原理设计与水动力性能研究[D];哈尔滨工程大学;2015年
8 袁江波;圆盘式压电发电装置发电性能及其关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 黄燕;碟形越浪式波能发电装置的水动力性能研究[D];中国海洋大学;2010年
10 郭春雨;螺旋桨与舵附推力鳍相互干扰水动力性能数值计算[D];哈尔滨工程大学;2007年
11 彭建军;振荡浮子式波浪能发电装置水动力性能研究[D];山东大学;2014年
12 葛新发;赛艇水动力性能和运动员机能的评定研究[D];武汉理工大学;2004年
13 刘娅君;碟型越浪式波能发电装置的系统设计及优化研究[D];中国海洋大学;2011年
14 何苗;一体化节能推进装置的构型设计及水动力性能预报[D];哈尔滨工程大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 韩思麒;高空风筝发电装置的动力学建模与控制[D];大连理工大学;2019年
2 田园;浪流发电装置电能后处理与监测系统研究[D];上海海洋大学;2019年
3 黄忠葵;膝关节驱动的可穿戴式人体发电装置的设计与研究[D];华中科技大学;2019年
4 龙军;风向标式风压发电装置设计及系统稳定性研究[D];长沙理工大学;2017年
5 刘峰;小型永磁式海洋波动发电装置的设计及实验研究[D];河北工业大学;2016年
6 杨志乾;一种双向浪流发电装置的S叶轮性能研究[D];上海海洋大学;2018年
7 訾丹丹;直驱式浪流发电装置结构设计[D];上海海洋大学;2018年
8 王蕾;基于管道流能的内检测器自发电装置设计及其蓄能控制方法研究[D];东北大学;2017年
9 程标;用于传感器节点的树能发电装置设计与研究[D];浙江工业大学;2013年
10 耿超凡;压力发电装置的实用化设计与开发[D];华北电力大学;2015年
11 周旭;双向潮流能发电装置设计与试验研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
12 万辉;海洋能发电装置测试软件设计与实现[D];中国海洋大学;2013年
13 阎源;潮流能发电装置海上测试平台设计与研究[D];中国海洋大学;2015年
14 张芙铭;对转双叶轮潮流能发电装置次级透平设计方法研究[D];东北师范大学;2019年
15 贾西贝;浪流联合发电装置水动力性能分析及优化[D];哈尔滨工程大学;2020年
16 邢琳琳;风光生联合发电装置结构优化设计[D];华北电力大学;2016年
17 苏赛志;风光互补发电装置的结构优化[D];兰州理工大学;2013年
18 孟维文;小型水流能发电装置设计与仿真[D];武汉理工大学;2012年
19 于涛;浪流集成发电装置的控制与监测技术研究[D];上海海洋大学;2020年
20 谢福成;高炉煤气余压透平发电装置检测维修与调试研究[D];东北大学;2018年
中国重要报纸全文数据库 前15条
1 记者王鹏程;李建英研究发电装置获国家专利[N];白银日报;2013年
2 李冬丽;东陶自动水龙头可自带发电装置[N];中华建筑报;2004年
3 记者 范南虹 通讯员 范益民;西沙建成我省最大光伏发电装置[N];海南日报;2009年
4 特约记者 舒时;德国:或下调每年新增光伏发电装置容量[N];第一财经日报;2011年
5 通讯员 朱钦汇;荷兰推出新一代涡轮发电装置[N];中国电力报;2014年
6 记者 华凌;荷兰推出新一代住宅屋顶涡轮发电装置[N];科技日报;2014年
7 记者 刘纪生 张苓;陕鼓集团高炉煤气余压透平发电装置真棒[N];中国冶金报;2000年
8 刘志伟;大功率超低温余热回收发电装置成功研制[N];中国建材报;2014年
9 本报记者 赵晓晓;痴心不改为发明[N];焦作日报;2011年
10 记者 刘志伟 通讯员 曾欣 牟伟;我大功率超低温余热回收发电装置诞生[N];科技日报;2014年
11 林刚;青钢节能发电项目将全部投产[N];青岛日报;2008年
12 通讯员 郑戈 记者 蔡计锁;唐钢自发电量占总用量五分之一[N];河北日报;2006年
13 记者 刘纪生 张苓;高炉煤气余压能量回收透平发电装置[N];中国冶金报;2000年
14 通讯员 张昊纬 任飞 黄蕾 江苏经济报记者 陈宁;江苏个人光伏期待更多践行人[N];江苏经济报;2014年
15 ;日本:火车站借检票口脚踏发电[N];新华每日电讯;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978