本文關(guān)鍵詞：水輪機(jī)吊裝過(guò)程的數(shù)值模擬及仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究

  更多相關(guān)文章： 水輪機(jī) 吊裝 數(shù)值模擬 用戶界面 Flow 3D

【摘要】：隨著海洋能在世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用,水輪機(jī)作為能量轉(zhuǎn)化的設(shè)備,其吊裝入水操作是安裝施工過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。水輪機(jī)在安裝時(shí)一定會(huì)與海上風(fēng)浪流等因素相互作用,且安裝過(guò)程大多憑操作人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行,影響水輪機(jī)吊裝的準(zhǔn)確性和安全性。所以必須通過(guò)理論計(jì)算及數(shù)值模擬,得出其運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和位移量,預(yù)測(cè)、避免和防范危險(xiǎn)的發(fā)生,使整個(gè)工程經(jīng)濟(jì)可靠。此外,還需要通過(guò)模擬仿真,獲取水輪機(jī)在吊裝入水時(shí)承受的綜合作用力,并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核,便于對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上,基于軟件Flow 3D和Lab Windows,開(kāi)發(fā)用戶界面,將模擬過(guò)程中參數(shù)的設(shè)置,水輪機(jī)姿態(tài)和實(shí)時(shí)海況的顯示集成在同一個(gè)界面中,形成一個(gè)既方便操作,又簡(jiǎn)單直觀的模擬仿真系統(tǒng)。本文以系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)以及Flow 3D、Lab Windows等專業(yè)軟件為研究依據(jù),借鑒大量國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究,對(duì)水輪機(jī)在安裝時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行了分析,對(duì)水輪機(jī)吊裝入水系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析、建模、模擬仿真和用戶界面的開(kāi)發(fā)進(jìn)行了研究。具體研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：首先基于軟件Flow3D建立了用于對(duì)水輪機(jī)吊裝入水過(guò)程進(jìn)行模擬的三維數(shù)值波浪水槽模型。該模型選用VOF法對(duì)自由液面進(jìn)行追蹤,RNG k-ε模型模擬液體紊流狀態(tài),有較好的造波及消波性能,模擬三維波浪傳播結(jié)果較為準(zhǔn)確。然后對(duì)水輪機(jī)吊裝過(guò)程中的擺動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行模擬仿真。首先,對(duì)系統(tǒng)三維運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析并基于實(shí)驗(yàn)室水輪機(jī)建立了水輪機(jī)三維模型。對(duì)水輪機(jī)三維模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化后,在選定的工況下對(duì)水輪機(jī)擺動(dòng)姿態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬。通過(guò)水輪機(jī)姿態(tài)和坐標(biāo)數(shù)據(jù)可以看出,水輪機(jī)在不同位置下,其擺動(dòng)姿態(tài)均較為穩(wěn)定,水輪機(jī)吊裝準(zhǔn)確度較高,且不存在結(jié)構(gòu)損壞或施工安全等隱患。然后對(duì)水輪機(jī)受力進(jìn)行了數(shù)值模擬,并在此基礎(chǔ)上對(duì)水輪機(jī)的強(qiáng)度進(jìn)行了校核。通過(guò)對(duì)本文獲得的結(jié)果進(jìn)行分析,水輪機(jī)受力與實(shí)際情況吻合,且水輪機(jī)所受最大應(yīng)力小于許可應(yīng)力,所以滿足工程實(shí)踐的強(qiáng)度和剛度的要求。最后基于軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)Lab Windows,開(kāi)發(fā)了用戶界面。該用戶界面能夠?qū)崿F(xiàn)將模擬仿真過(guò)程中所有參數(shù)的設(shè)置及結(jié)果的輸出集成在同一界面中,簡(jiǎn)單直觀,便于操作。通過(guò)本文的研究,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪機(jī)或其他各種海洋結(jié)構(gòu)物在海上安裝工作時(shí)的姿態(tài)、受力等各參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的模擬仿真,并直觀清晰的顯示結(jié)果。這不僅為決策提供科學(xué)的依據(jù),使海上工程更加安全可靠,而且減小了作業(yè)人員和財(cái)產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。
【關(guān)鍵詞】：水輪機(jī) 吊裝 數(shù)值模擬 用戶界面 Flow 3D
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK730.6
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-18
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 水輪機(jī)吊裝過(guò)程模擬仿真的現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 波浪的數(shù)值模擬發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 波浪與海上結(jié)構(gòu)物之間相互作用模擬仿真的發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.2.3 水輪機(jī)吊裝模擬仿真現(xiàn)狀15-16
• 1.3 課題研究方法16-18
• 1.3.1 研究目的16
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.3.3 研究路線17
• 1.3.4 課題來(lái)源17-18
• 2 三維數(shù)值波浪水槽的建立18-27
• 2.1 Flow 3D軟件簡(jiǎn)介18
• 2.2 波浪運(yùn)動(dòng)控制方程18-20
• 2.3 紊流模型20-21
• 2.4 邊界條件和初始條件21-22
• 2.5 運(yùn)動(dòng)和碰撞模型(GMO)22
• 2.6 自由表面追蹤的VOF法22-24
• 2.7 模型的建立24-26
• 2.8 本章小結(jié)26-27
• 3 水輪機(jī)吊裝入水姿態(tài)的模擬仿真27-44
• 3.1 系統(tǒng)三維運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型27-30
• 3.1.1 引言27
• 3.1.2 系統(tǒng)三維運(yùn)動(dòng)分析27
• 3.1.3 系統(tǒng)三維運(yùn)動(dòng)方程27-30
• 3.2 水輪機(jī)三維模型的建立30-32
• 3.3 水輪機(jī)吊裝入水時(shí)擺動(dòng)姿態(tài)的仿真32-37
• 3.3.1 模擬方法簡(jiǎn)介32
• 3.3.2 模擬工況選擇32-35
• 3.3.3 三維模型導(dǎo)入和模型優(yōu)化35-36
• 3.3.4 Flow 3D分析計(jì)算36-37
• 3.4 模擬仿真結(jié)果分析37-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 4 水輪機(jī)受力的模擬仿真和強(qiáng)度校核44-55
• 4.1 水輪機(jī)受力的模擬仿真44-49
• 4.1.1 波浪力的計(jì)算方法44-45
• 4.1.2 水輪機(jī)受力模擬45-46
• 4.1.3 模擬結(jié)果分析46-49
• 4.2 水輪機(jī)強(qiáng)度校核49-54
• 4.2.1 Ansys Workbench方法簡(jiǎn)介49-50
• 4.2.2 三維模型導(dǎo)入和網(wǎng)格劃分50-51
• 4.2.3 邊界條件設(shè)定51-52
• 4.2.4 強(qiáng)度計(jì)算與后處理52
• 4.2.5 結(jié)果分析52-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 5 基于Flow 3D的用戶界面開(kāi)發(fā)55-66
• 5.1 系統(tǒng)分析55-57
• 5.1.1 需求分析55-56
• 5.1.2 現(xiàn)狀調(diào)查56
• 5.1.3 可行性分析56-57
• 5.2 圖形用戶界面設(shè)計(jì)57-58
• 5.2.1 界面結(jié)構(gòu)組成57-58
• 5.2.2 界面工作原理及流程58
• 5.3 連接Flow 3D58-61
• 5.3.1 參數(shù)設(shè)置模塊開(kāi)發(fā)58-60
• 5.3.2 結(jié)果顯示模塊開(kāi)發(fā)60-61
• 5.4 用戶界面測(cè)試61-64
• 5.5 本章小結(jié)64-66
• 6 結(jié)論與展望66-68
• 6.1 論文主要研究工作66-67
• 6.2 課題創(chuàng)新點(diǎn)67
• 6.3 不足與展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-73
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷73

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;氣水輪機(jī)(Hydropneumaticturbine)[J];河海大學(xué)科技情報(bào);1987年01期

2 J.L,Gordon;劉懷金;;確定水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的一種新方法[J];華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào);1991年03期

3 崔濤;;水輪機(jī)葉片制造技術(shù)發(fā)展綜述[J];科技資訊;2012年35期

4 劉西明;;水輪機(jī)葉片制造技術(shù)發(fā)展綜述[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2013年27期

5 張厚琪;水輪機(jī)流道中水力擾動(dòng)的測(cè)量[J];華東電力;1981年05期

6 田樹(shù)棠;龍羊峽水輪機(jī)初期運(yùn)行性能分析[J];陜西水力發(fā)電;1987年04期

7 蔣治;一種水輪機(jī)應(yīng)變檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)[J];傳感器技術(shù);2004年05期

8 張亮,汪魯兵,李鳳來(lái),張桂湘;豎軸變攻角潮流發(fā)電水輪機(jī)性能預(yù)報(bào)流管模型研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2004年03期

9 賴喜德;;大型水輪機(jī)葉片制造技術(shù)的新進(jìn)展[J];西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年02期

10 陳昭運(yùn);滕奎;李建明;;水輪機(jī)葉片裂紋原因分析[J];大電機(jī)技術(shù);2007年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王者昌;;水輪機(jī)葉片裂紋的預(yù)防和處理[A];第十九次中國(guó)水電設(shè)備學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2013年

2 張偉;林良有;張俊華;吳玉林;;水輪機(jī)空化空蝕分析軟件研究[A];全國(guó)水電廠技術(shù)改造學(xué)習(xí)交流研討會(huì)論文集[C];2005年

3 陳懷寧;王者昌;;水輪機(jī)葉片裂紋的壓應(yīng)力防護(hù)技術(shù)[A];水輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

4 王儉超;王樹(shù)杰;李偉;袁鵬;邱飛;;水平軸海流能水輪機(jī)葉片的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)海洋能專業(yè)委員會(huì)第三屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2010年

5 陳玉宇;王金勇;潘玉華;;水輪機(jī)葉片Pro/E三維造型及其數(shù)控加工[A];2007年全國(guó)機(jī)電企業(yè)工藝年會(huì)《星火機(jī)床杯》工藝創(chuàng)新發(fā)展綠色制造節(jié)約型工藝有獎(jiǎng)?wù)魑目萍颊撐募痆C];2007年

6 黃犀硯;陳前淮;武彬;;三門(mén)峽水電站1號(hào)水輪機(jī)抗磨蝕軟涂層的應(yīng)用[A];水輪機(jī)抗磨蝕技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

7 馬獻(xiàn)德;陳強(qiáng);孫振國(guó);張文增;;水輪機(jī)葉片坑內(nèi)修焊機(jī)器人姿態(tài)估計(jì)算法[A];第十五次全國(guó)焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

8 邱飛;王樹(shù)杰;譚俊哲;袁鵬;;潮流能柔性葉片水輪機(jī)導(dǎo)流罩設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

9 陳玉宇;王金勇;潘玉華;;水輪機(jī)葉片Pro/E三維造型及其數(shù)控加工[A];福建省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)第七屆學(xué)術(shù)年會(huì)分會(huì)場(chǎng)——提高水力發(fā)電技術(shù) 促進(jìn)海西經(jīng)濟(jì)建設(shè)研討會(huì)論文集[C];2007年

10 陳懷寧;王者昌;;水輪機(jī)葉片裂紋的壓應(yīng)力防護(hù)技術(shù)[A];2003年大型水電機(jī)組技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2003年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

1 白燕;寧夏已具備生產(chǎn)水輪機(jī)葉片能力[N];寧夏日?qǐng)?bào);2007年

2 張曉健;二重三峽水輪機(jī)葉片鑄件模型交檢合格[N];中國(guó)冶金報(bào);2007年

3 張弘邋張嘉樹(shù) 記者 王方遒;大水輪機(jī)葉片國(guó)產(chǎn)化[N];哈爾濱日?qǐng)?bào);2007年

4 李劍;讓水輪機(jī)轉(zhuǎn)得更輕快[N];中國(guó)電力報(bào);2003年

5 張曉健;二重制成三峽大型水輪機(jī)葉片鑄件模型[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2007年

6 王金華;巨型水輪機(jī)葉片國(guó)產(chǎn)化從哈電“起步”[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2007年

7 由慶祝邋通訊員 王忠孝;王波：科技創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的原動(dòng)力[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2008年

8 ;中方獲美方賠付近三百萬(wàn)美元[N];人民日?qǐng)?bào)海外版;2003年

9 楊水宏 記者 高開(kāi)升;成功制造葛洲壩水輪機(jī)特大型葉片[N];鞍山日?qǐng)?bào)　;2005年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 周倩倩;含沙水中混流式水輪機(jī)內(nèi)部流動(dòng)的數(shù)值模擬[D];西華大學(xué);2015年

2 李昂;水輪機(jī)吊裝過(guò)程的數(shù)值模擬及仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2015年

3 寧義君;矩形水輪機(jī)水動(dòng)力性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

4 孟巧;葉柵附體對(duì)直葉水輪機(jī)的性能干擾研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

5 劉永賓;水輪機(jī)葉片的動(dòng)應(yīng)力研究[D];西安理工大學(xué);2002年

6 陳晗;彈簧控角豎軸直葉水輪機(jī)水動(dòng)力性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

7 仉培強(qiáng);基于時(shí)間序列分析的水輪機(jī)葉片動(dòng)態(tài)參數(shù)識(shí)別技術(shù)研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2005年

8 楊勇;水輪機(jī)空化狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷[D];華中科技大學(xué);2007年

9 宋雯婧;渦面元法在水輪機(jī)性能計(jì)算中的應(yīng)用[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

10 鄔海軍;水輪機(jī)葉片三維有限元?jiǎng)倧?qiáng)度與振動(dòng)特性研究[D];西安理工大學(xué);2005年

，

本文編號(hào)：836736