【摘要】：相比于固定式防波堤,浮式防波堤有著工程造價(jià)低,有效預(yù)防水質(zhì)污染以及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),能夠應(yīng)用于更加廣闊的深海。風(fēng)資源是一種可再生的清潔能源,在節(jié)約資源以及保護(hù)環(huán)境等方面發(fā)揮著重要作用,由于風(fēng)力發(fā)電本身具有總投入小、成本低和污染小等特點(diǎn),越來(lái)越受到人們的關(guān)注。我國(guó)擁有1.8萬(wàn)公里的漫長(zhǎng)海岸線,近海區(qū)域風(fēng)力資源豐富,海上風(fēng)力發(fā)電有著得天獨(dú)厚的條件,因此設(shè)計(jì)出一種風(fēng)力發(fā)電與浮式防波堤一體化裝置具有重要的意義與價(jià)值。本文基于應(yīng)用海洋的環(huán)境特征,在防波堤模型設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,選用雙圓筒型浮式防波堤作為浮體結(jié)構(gòu),選取小功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,結(jié)合二者特征設(shè)計(jì)出一種風(fēng)力發(fā)電與浮式防波堤一體化發(fā)電裝置,并且建立數(shù)值水槽,通過(guò)數(shù)值水槽來(lái)研究消波性能和運(yùn)動(dòng)響應(yīng),本文主要進(jìn)行的研究工作如下:(1)通過(guò)對(duì)目標(biāo)海域進(jìn)行分析,確定波浪及風(fēng)速條件,對(duì)風(fēng)力發(fā)電與浮式防波堤一體化裝置進(jìn)行了初步概念設(shè)計(jì),對(duì)主要部件進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)并進(jìn)行了相關(guān)介紹,分析了該一體化發(fā)電裝置工作原理及優(yōu)點(diǎn)。(2)采用CFD軟件建立數(shù)值波浪水槽,根據(jù)邊界造波理論與阻尼消波原理進(jìn)行造波與水槽尾部的消波,運(yùn)用VOF來(lái)捕獲氣液兩相流,并將造波結(jié)果與理論值對(duì)比驗(yàn)證模擬的準(zhǔn)確性,比較了兩種造波方案,選最佳的造波方法。(3)基于STAR CCM+軟件,通過(guò)重疊網(wǎng)格劃分技術(shù)模擬單方箱浮式防波堤透射系數(shù)及運(yùn)動(dòng)響應(yīng),并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,通過(guò)對(duì)比驗(yàn)證了該計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。采用該數(shù)值計(jì)算方法對(duì)一體化裝置的雙圓筒型浮式防波堤在不同波浪周期下的水動(dòng)力性能進(jìn)行研究,獲得波浪的透射系數(shù)、反射系數(shù)、耗散系數(shù)和浮式防波堤的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。(4)對(duì)風(fēng)力發(fā)電與浮式防波堤一體化裝置的水動(dòng)力性能進(jìn)行分析,通過(guò)模擬所選風(fēng)機(jī)在額定功率工作并監(jiān)測(cè)了風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)所受推力,對(duì)受到風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的推力作用下的浮式防波堤進(jìn)行數(shù)值模擬,運(yùn)用該計(jì)算方法對(duì)該一體化裝置水動(dòng)力性能進(jìn)行數(shù)值模擬,進(jìn)而得出波浪透射系數(shù)、反射系數(shù)、耗散系數(shù)和防波堤的運(yùn)動(dòng)響應(yīng),最后與雙圓筒型浮式防波堤水動(dòng)力性能進(jìn)行對(duì)比分析。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U656.2;TM315

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本文編號(hào)：2760286