150KW潮流电站总体设计

论文摘要

进入21世纪以来,能源与环境问题成为当前世界上必须首先考虑的问题,世界各国越来越注重开发、利用新能源,都积极地投入到开发低碳排放的清洁能源中。海洋潮流能是一种清洁的可再生能源,其利用价值高,且潜力巨大。在能源不断发展的21世纪,潮流能必将占有重要的地位。因此,开发利用潮流能已经成为我国,乃至于全世界关注的焦点。我国拥有相当长的海岸线,其中蕴含着丰富的海洋资源,开发利用海洋能源已成为我国首要任务。目前,国内外已经建成的示范运行的潮流电站,其基本结构形式有漂浮式、悬浮式、桩柱支撑式和座海底式,选取特殊载体作为搭载水轮机和发电机组的工作平台。本文以国家科技支撑项目合同指标为设计目标,以拟定的山东荣成海域测量的水文资料为依据,设计一种矩形龙门式水轮机承载平台,装机容量为150kW的潮流电站。文章所展开的工作是对潮流电站承载平台大型化设计的一种探索,以期得出的结论对该子项目的设计研究工作提供一定的技术支持和对比价值参考。本文首先提出了平台型式的设计方案,绘制了总布置图,根据要求初步确定了平台主尺度,并进行了平台重量重心及排水量的估算。准确预报平台载荷是平台结构校核的重要部分,本文首先根据规范计算了平台的环境载荷,然后使用基于动量定理的流管法计算水轮机工作状态下产生的载荷和力矩,最后使用Patran有限元软件进行结构分析,进行强度校核。最后,本文基于锚泊系统的静力分析方法,根据锚泊线的长度和布置角度的不同提出了几种锚泊线方案,并根据其受力特点,得出最优方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 海洋能源开发的背景及其意义
• 1.2 潮流能利用技术的现状
• 1.2.1 国外技术发展的状况
• 1.2.2 国内潮流能利用开发情况
• 1.3 锚泊系统设计的研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 问题的提出
• 1.5 本文工作要点
• 第2章 潮流电站总布置设计及重量重心计算
• 2.1 潮流电站总布置设计
• 2.1.1 主尺度的确定
• 2.1.2 水轮机与发电机参数
• 2.1.3 承载平台的优点
• 2.2 潮流电站的重量重心及排水量计算
• 2.2.1 潮流电站的重量和重心
• 2.2.2 潮流电站的排水量和浮心
• 2.3 本章小结
• 第3章 承载平台的有限元分析计算
• 3.1 有限元方法
• 3.1.1 有限元方法介绍
• 3.1.2 MSC.Patran介绍
• 3.2 建立模型
• 3.2.1 建模与划分网格
• 3.2.2 选取材料
• 3.2.3 边界条件
• 3.3 环境载荷
• 3.3.1 风载荷
• 3.3.2 海流载荷
• 3.3.3 波浪载荷
• 3.4 自身载荷
• 3.5 水轮机工作载荷
• 3.5.1 水轮机流体动力特性的计算方法
• 3.5.2 水轮机叶片的受力与运动
• 3.5.3 求解诱导速度
• 3.5.4 计算结果
• 3.6 整体强度校核
• 3.7 本章小结
• 第4章 锚泊系统设计的基本理论及分析
• 4.1 悬链线方程的推导
• 4.1.1 全链悬垂线方程的推导
• 4.1.2 链加重块组合悬垂线的公式
• 4.2 锚泊系统的静力分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 锚泊系统初步设计与分析
• 5.1 锚泊系统设计的主要数据
• 5.1.1 环境载荷
• 5.1.2 系泊布线型式和材料选取
• 5.2 锚泊系统方案设计说明
• 5.3 锚泊线方案的选取
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢