【摘要】：能源危機(jī)和環(huán)境污染是當(dāng)今世界面臨的兩大主要問題,而潮流能作為綠色清潔的可再生能源,具有儲(chǔ)量豐富、可預(yù)測(cè)性和環(huán)境生態(tài)友好等巨大優(yōu)勢(shì),開發(fā)前景十分可觀。許多海洋資源豐富的國(guó)家先后制定了相應(yīng)的政策和戰(zhàn)略目標(biāo),以大力推動(dòng)潮流能發(fā)電技術(shù)的研究,并成功建設(shè)了一定規(guī)模的潮流能發(fā)電試驗(yàn)場(chǎng)。為了解發(fā)電裝置放置后對(duì)流場(chǎng)的影響情況,合理布置試驗(yàn)場(chǎng)發(fā)電機(jī)組泊位,本文以舟山普陀山島-葫蘆島潮流能示范工程為研究場(chǎng)址,運(yùn)用數(shù)學(xué)模型模擬發(fā)電裝置對(duì)試驗(yàn)區(qū)局部近場(chǎng)、大范圍遠(yuǎn)場(chǎng)水動(dòng)力的影響情況。本文首先從數(shù)模角度簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)潮流能試驗(yàn)場(chǎng)水動(dòng)力問題的研究方法和結(jié)論,以此為基礎(chǔ),提出一種基于能量方程的發(fā)電裝置概化方法,即采用流場(chǎng)上下游之間的沿程阻力損失量化裝置對(duì)水流的影響,并將該影響轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的底床阻力,推導(dǎo)潮流發(fā)電裝置的等效糙率系數(shù)。然后建立三維潮流能裝置的局部流場(chǎng)模型,利用CFD軟件模擬分析裝置在七種轉(zhuǎn)速-流速組合下,局部流場(chǎng)的流速分布異同點(diǎn);并根據(jù)發(fā)電裝置的概化方法,計(jì)算各組合下裝置的等效糙率和綜合糙率,通過回歸分析得到來流流速與綜合糙率之間的函數(shù)關(guān)系。最后將該函數(shù)關(guān)系代入舟山普陀山島-葫蘆島二維潮流數(shù)學(xué)模型,通過修改裝置所在網(wǎng)格的糙率值來模擬裝置產(chǎn)生的影響。在二維模型的計(jì)算中,分別研究了某個(gè)漲落潮歷時(shí)下全體裝置放置時(shí)、大潮過程下單一裝置放置時(shí)和全潮過程下全體裝置放置時(shí),整個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)水動(dòng)力的響應(yīng)程度和范圍。結(jié)果表明,裝置對(duì)流場(chǎng)的影響區(qū)域大小與潮流流速及裝置泊位點(diǎn)附近的地形有關(guān),離裝置越遠(yuǎn),裝置對(duì)流場(chǎng)的影響越小。從整體上來說,裝置對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)流速的影響程度較小,流速的變化量最小在2%左右,最大不超過裝置放置前流速的8%。
[Abstract]:Energy crisis and environmental pollution are two major problems facing the world today. As a green and clean renewable energy, tidal current has great advantages such as abundant reserves, predictability and environmental and ecological friendliness, so the prospect of development is very considerable. Many countries rich in marine resources have formulated corresponding policies and strategic objectives in order to vigorously promote the research of tidal current energy generation technology and successfully build a certain scale of tidal energy generation test ground. In order to understand the influence of the installation on the flow field and arrange the berth of the generator set in the test site reasonably, this paper takes the Putuo Shan-Huludao tidal current energy demonstration project in Zhoushan as the research site. The mathematical model is used to simulate the influence of the generator on the local near-field and large-range far-field hydrodynamic forces in the test area. In this paper, the research methods and conclusions of hydrodynamics in tidal current energy test site are briefly introduced from the point of view of numerical simulation, and a generalizing method of generating equipment based on energy equation is put forward. That is to say, the influence of the device for quantifying the resistance loss along the flow field between the upper and lower reaches of the flow field is adopted, and the effect is transformed into the corresponding bottom bed resistance, and the equivalent roughness coefficient of the power flow generator is derived. Then the local flow field model of the three-dimensional tidal current energy device is established and the velocity distribution of the local flow field is simulated and analyzed with CFD software under the combination of seven rotational speeds and velocities. According to the generalizing method of the generator, the equivalent roughness and the comprehensive roughness of each unit are calculated, and the functional relationship between the flow velocity and the comprehensive roughness is obtained by regression analysis. Finally, this function is introduced into the two-dimensional tidal current mathematical model of Putuo Mountain Island-Huludao Island in Zhoushan, and the influence of the device is simulated by modifying the roughness value of the grid in which the device is located. In the calculation of the two-dimensional model, the response degree and range of hydrodynamic force in the whole test site are studied when the whole device is placed in a fluctuating tide calendar, when a single device is placed in the spring tide process, and the whole device is placed in the whole tidal process. The results show that the influence area of the device on the flow field is related to the tidal current velocity and the topography near the device berth. The farther away from the device, the less the influence of the device on the flow field is. On the whole, the influence of the device on the far-field velocity is small, the change of the velocity is at least about 2%, and the maximum is not more than 8% of the velocity before the device is placed.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM612

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 顧恩凱;;舟山海洋能開發(fā)對(duì)通航環(huán)境影響研究及海事監(jiān)管對(duì)策[J];中國(guó)海事;2015年04期

2 王林;;葡萄牙阿爾克瓦Ⅱ期電站[J];水利水電快報(bào);2014年05期

3 韓曄;;潮汐能發(fā)電在福建電網(wǎng)的應(yīng)用前景[J];湖南水利水電;2013年06期

4 夏增艷;郭毅;張亮;楊勇;段云棋;張巍;王鑫;王錳;;垂直軸潮流能發(fā)電裝置模型測(cè)試技術(shù)研究[J];海洋技術(shù);2013年04期

5 張亮;李新仲;耿敬;張學(xué)偉;;潮流能研究現(xiàn)狀2013[J];新能源進(jìn)展;2013年01期

6 包錦球;陳幼迪;萬智慧;;美國(guó)小企業(yè)發(fā)展支持體系建設(shè)[J];唯實(shí);2013年03期

7 寧凌;唐靜;廖澤芳;;中國(guó)沿海省市海洋資源比較分析[J];中國(guó)漁業(yè)經(jīng)濟(jì);2013年01期

8 閆淑萍;;國(guó)家能源科技“十二五”規(guī)劃(摘選)(續(xù)三)[J];河北化工;2012年11期

9 蘇佳純;曾恒一;肖鋼;王建豐;姜家駿;;海洋溫差能發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀及在我國(guó)的發(fā)展前景[J];中國(guó)海上油氣;2012年04期

10 段自豪;陳正壽;;潮流發(fā)電現(xiàn)狀分析及未來展望[J];中國(guó)水運(yùn)(下半月);2012年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 王傳];;國(guó)內(nèi)外潮流能開發(fā)利用現(xiàn)狀及中歐合作研究[A];中國(guó)第六屆光伏會(huì)議論文集[C];2000年

2 趙龍武;王樹杰;李冬;;國(guó)內(nèi)外潮流能利用技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[A];第二屆全國(guó)海洋能學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 陳勇;;能源科技發(fā)展新趨勢(shì)[N];人民日?qǐng)?bào);2015年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 王金強(qiáng);國(guó)際海底資源分配與美國(guó)的政策選擇[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

2 王樹杰;柔性葉片潮流能水輪機(jī)水動(dòng)力學(xué)性能研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2009年

3 吳國(guó)祥;變速恒頻雙饋機(jī)風(fēng)力發(fā)電的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];上海大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 馮超;新型豎軸潮流能發(fā)電支撐結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析[D];大連理工大學(xué);2014年

2 韓廣超;漁船錨泊潮流發(fā)電裝置設(shè)計(jì)研究[D];浙江海洋學(xué)院;2014年

3 史為超;錨定式雙導(dǎo)管潮流能發(fā)電裝置理論研究與試驗(yàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

4 李林杰;潮流能發(fā)電場(chǎng)水輪機(jī)排布對(duì)流場(chǎng)影響研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2013年

5 郭鑫;風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在線監(jiān)控系統(tǒng)研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2013年

6 馮天a\;潮流發(fā)電模擬裝置研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

7 袁金雄;潮流能提取水動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值研究[D];浙江大學(xué);2012年

8 侯放;基于FVCOM的舟山群島海域潮流能分析[D];中國(guó)海洋大學(xué);2012年

9 安佰娜;潮流能發(fā)電場(chǎng)尾流場(chǎng)數(shù)值模擬及其多機(jī)組影響規(guī)律研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2012年

10 趙健;某潮流電站載體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：2463258