单桩式潮流电站的总体设计

论文摘要

为了缓解世界能源供应紧张的矛盾，寻找新的能源来代替传统能源已经成为现在各国的科学家的首要任务。在发开新能源的进程中，海洋能占有着重要的地位，尤其是海洋可再生能源。由于世界上的海洋能资源有着庞大的储量和多种多样的存在形式，因此海洋能得到了众多科学家们的青睐。我国是海洋大国，有着十分广阔的海域，其中蕴藏着的海洋能资源十分可观。据有关资料统计，现在我国沿海有着巨大的可开发的海洋能可再生资源，其中包括1.1亿千瓦的潮汐能、0.3亿千瓦的海流能、1.5亿千瓦的温差能、0.18亿千瓦的潮流能、1.1亿千瓦的盐差能以及0.23亿千瓦的波浪能资源。)本文以在研的国家海洋专项300KW潮流电站示范工程为设计背景，电站设置海域参数为依据，选择合理的设计参数，设计一种单桩式双转子潮流电站方案。首先，根据潮流电站的选址及地理环境确定潮流电站总尺度并作出总体设计。然后进行环境载荷和工作载荷的计算，设计完成主体结构，并对整体结构有限元模型进行分析，包括静载工况、组合工况和维修工况四个工况，选择最不利的条件按照规范对其进行强度校核。最后利用SESAM软件对单桩基础进行分析，包括桩基受力分析和桩基偏移量计算并根据规范对桩基进行承载力校核。本文研究表明，单桩式潮流电站能够满足水轮机的工作要求，可作为一种可靠的桩基础形式。同时，为以后的研究工作提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 海洋能的特点
• 1.3 国内外海洋能开发利用发展进程
• 1.3.1 潮流能水轮机的分类
• 1.3.2 国外海洋能源开发进程
• 1.3.3 国内海洋能源开发进展
• 1.4 开发海洋能资源存在的问题
• 1.5 本文工作内容
• 第2章 潮流电站的总体设计
• 2.1 设计工作的一般过程
• 2.2 设计概况
• 2.2.1 潮流电站的选址及地理环境
• 2.2.2 成山头潮流分析
• 2.2.2.1 实测潮流变化特征
• 2.2.2.2 各级流速历时统计
• 2.2.3 潮流能计算
• 2.3 潮流电站基础选型论证
• 2.4 环境载荷计算
• 2.4.1 波浪载荷
• 2.4.1.1 Morison 公式
• D和C_M的选取'>2.4.1.2 Morison 公式中C_D和C_M的选取
• 2.4.2 海流载荷
• 2.4.3 风载荷
• 2.5 数值模拟设定及工作载荷计算
• 2.6 总体布置
• 2.7 潮流电站的主尺度
• 2.8 潮流电站结构重量
• 2.9 本章小结
• 第3章 结构设计及有限元模型静力分析
• 3.1 结构设计
• 3.1.1 结构材料的选取
• 3.1.2 确定构件尺寸
• 3.1.3 构件结构图
• 3.1.4 结构安全度
• 3.2 有限元分析
• 3.2.1 有限元软件 NASTRAN 的简介
• 3.2.2 坐标系的定义
• 3.2.3 结构模型
• 3.2.4 强度校核
• 3.2.4.1 屈服失效准则]
• 3.2.4.2 静载工况
• 3.2.4.3 组合工况
• 3.2.4.4 维修工况
• 3.2.4.5 极限工况
• 3.2.4.6 旋转钢套校核
• 3.2.5 桩柱校核
• 3.2.6 计算结果汇总
• 3.3 本章小结
• 第4章 桩基设计计算
• 4.1 桩型的选择
• 4.2 桩的轴向承载力
• 4.3 桩对轴向载荷的弹性反应
• 4.4 桩基础分析实例
• 4.4.1 SESAM 软件的简介
• 4.4.2 土层参数设置
• 4.4.3 桩基础模型
• 4.4.4 计算结果
• 4.4.4.1 桩基受力分析
• 4.4.4.2 桩基偏移量
• 4.4.4.3 桩基承载力校核
• 4.5 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