检索结果-南通市图书馆

作者：林炅增华南理工大学

学位级别：硕士

海上风能在广义的海洋可再生能源结构中占比最大,在“海洋强国”和“一带一路”国家顶层战略以及沿海各经济强省海洋经济发展政策的指引下迎来了野蛮发展的黄金时期,但我国现阶段的海上风力发电机基本还是处于五十米等深线以内的近岸浅... 详细信息

海上风能在广义的海洋可再生能源结构中占比最大,在“海洋强国”和“一带一路”国家顶层战略以及沿海各经济强省海洋经济发展政策的指引下迎来了野蛮发展的黄金时期,但我国现阶段的海上风力发电机基本还是处于五十米等深线以内的近岸浅水海域,并且随着单机功率的提高,风机上部的巨大叶片直径已经突破了百米长度,由此必然需要可靠的底部结构的强有力的支撑。目前海上风机的底部支撑结构主要是各种类型的桩基础,由于恶劣海洋环境动力载荷使得桩基础的设计建造安装费用在整个风机成本中占比达到了一半以上,因而开展风机基础在海洋环境动力载荷下的结构响应静动力特性分析具有十分重要的工程意义。对于目前水深和尺寸的海上风机桩基础上的海洋环境动力载荷主要还是波浪载荷,尤其是各类非线性极强的极端波浪产生的波浪载荷更为重要,为此本文首先选取了一种特殊的海上极端随机波浪——畸形波作为海上风机桩基础的波浪环境载荷,以江苏如东县近海风电场项目为工程背景,根据实际工程水文资料,确定相关波浪参数,利用Fluent软件的二次开发功能建立模拟畸形波的数值波浪水槽,分别模拟畸形波对两种工程中常见的单桩式和三桩式海上风机基础的波浪载荷,通过对比数值试验结果和Morison方程的计算结果,验证了Fluent在模拟畸形波及其对风机基础作用的准确性与可靠性。随后文中根据实际的工程地质资料,通过p-y曲线法,基于海上风机桩基挠曲变形与地基土抗力之间的关系,建立桩土相互作用的本构模型,然后基于ANSYS Workbench平台,建立海上风机基础的三维有限元概化模型,实现Fluent+ANSYS APDL的流固耦合分析,分别对畸形波作用下的海上单桩式基础与三桩式基础进行结构静强度分析和动力响应分析,静强度分析中综合考虑风荷载、上部结构传递荷载和畸形波荷载的联合作用,而在动力响应分析中为了突出畸形波作用和常规波浪作用的不同,不考虑风荷载和上部结构传递荷载的附加影响,仅进行畸形波作用下的瞬态动力分析,并与规则波作用下的计算结果进行了对比。研究结果表明,在畸形波作用下的两种桩基结构响应相同之处主要有两点,一是结构位移最大值都出现在风机上下部结构衔接的法兰盘处,而结构最大应力值均出现在桩基与海底交界的泥面处,相比于规则波作用,结构响应曲线都表现出极强的非线性;二是两种桩基础结构在畸形波单独作用下的结构响应相比同尺度的规则波作用下的计算结果都大幅提升。而两种桩基结构响应的不同之处主要有三点,一是从模态分析可以看出单桩式基础抵抗低频波浪荷载的性能更好;二是忽略其它荷载相互作用产生的附加效应时,畸形波单独作用下三桩式基础结构响应占总结构响应值比例更小;三是在各种工况下进行分析,三桩式基础的结构响应值均比单桩式基础的要小,说明在抵抗畸形波的冲击作用时,三桩式风机基础的安全性和稳定性更好。本文针对两种常见的海上风机桩基础结构型式,利用Fluent平台和ANSYS Workbench平台建立了海上风机基础三维有限元流固耦合概化模型,采用数值模拟分析的手段,分析研究了海上风机桩基础上的畸形波极端波浪力及其结构静动力响应特性,本文的研究工作和结果对于海上固定式风机基础的设计以及确保风电场运维期间基础结构的安全性、稳定性具有重要的科学参考意义和重要的工程实用意义。

关键词：海上风能桩式基础畸形波数值模拟静动力特性分析

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

海上浮式风机在极端海况下的响应和优化研究

海上浮式风机在极端海况下的响应和优化研究

作者：朱晓洋华南理工大学

学位级别：硕士

加快风电尤其是海上风电发展已成为推动我国社会能源转型、实现中华民族伟大复兴的重要保障。海上风电的发展有赖于针对海上特定环境设计的风机基础性能研究,开展浮式风机基础的水动力学研究对于开发水深超过50米以上的海上大功率风电... 详细信息

加快风电尤其是海上风电发展已成为推动我国社会能源转型、实现中华民族伟大复兴的重要保障。海上风电的发展有赖于针对海上特定环境设计的风机基础性能研究,开展浮式风机基础的水动力学研究对于开发水深超过50米以上的海上大功率风电开发意义重大。因此,研究海上浮式风机基础及其系泊结构在海洋动力环境尤其是极端波浪作用下的水动力特性,将对海上风电场的建设具有重要科学意义和实用价值。为此本文首先参考了国际电工协会关于OC4-Deep Cwind的具体参数和美国可再生能源实验室提出的NREL 5MW半潜式浮式风机基础的具体信息进行结构模型搭建,并基于水动力学的三维势流理论,运用Matlab和ANSYS-AQWA对风机平台开展水动力分析研究,得到不同环境下风机平台的RAO、附加质量、辐射阻尼等水动力系数,从而完成海上浮式风机平台的水动力数值模型搭建工作。其次,为了进一步考虑浮式风机在极端波浪作用下的安全性能,本文基于一种特殊的极端波浪——畸形波的生成理论,利用Matlab构建畸形波生成的数值模型,并通过ANSYS中的AQWA-Drift模块导入其波面时程曲线进行时域分析,考虑到浮式风机的垂荡响应对风机发电性能的影响较为严重,文中特别比较了浮式风机在规则波、普通随机波和畸形波作用下的垂荡响应,结果表明畸形波作用瞬间,系统的垂荡位移、速度和加速度都剧烈变化。本文还通过改变浮筒基础立柱形状、底面半径大小和透空率来探究基础立柱对浮式风机垂荡运动的影响,结果表明当基础立柱底面面积保持不变时,底面形状对浮式风机的垂荡运动响应影响相对较小;基础立柱底面半径越小,浮式风机的垂荡运动响应也越小;基础立柱透空率越大,对浮式风机垂荡运动的抑制作用也越好。最后,为了考虑实际海上风机的真实运营环境而开展风浪流对浮式风机的联合作用,以及系泊系统与浮式风机之间的耦合作用,求解风机的运动响应和系泊缆绳张力。由于风机的水平偏移量较大,本文采用了调整系泊缆长度和增加系泊缆数量的方式对系泊系统进行优化。在此基础上,考虑了系泊破断和极端海况下浮式风机的运动响应和缆绳张力的变化情况,本文的研究工作和分析结果可为水深较大的东海和南海海域浮式风机的初步设计提供相应的科学依据。

关键词：海上风电半潜式浮式风机基础水动力特性畸形波系泊破断

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

极端波浪下重力式网箱系泊水动力特性分析

极端波浪下重力式网箱系泊水动力特性分析

作者：张旋华南理工大学

学位级别：硕士

随着国人生活条件改善,人们对优质蛋白的需求增加,海洋牧场的发展日益迫切,但近几十年来海岸线附近由于过度捕捞和不合理开发,浅水区域处环境污染更加严重,使得海水养殖逐渐向深海发展。为了拥有更好的养殖环境和更高质量的养殖产品,我... 详细信息

随着国人生活条件改善,人们对优质蛋白的需求增加,海洋牧场的发展日益迫切,但近几十年来海岸线附近由于过度捕捞和不合理开发,浅水区域处环境污染更加严重,使得海水养殖逐渐向深海发展。为了拥有更好的养殖环境和更高质量的养殖产品,我国正在大力发展深水养殖工具,越来越多的深水网箱装备投入使用中,目前使用较为广泛的是深水重力式网箱。深水网箱往往受到比近海更为恶劣的海况考验,作为一种高投入、高风险、高产出的养殖设备,网箱系泊系统的安全关系到整个海洋养殖系统。目前我国深海网箱设备主要依赖于引进国外的同类产品,自主研发较少,缺少对网箱设计的理论支持。因此,研究网箱系泊系统在海洋动力环境尤其是极端波浪作用下的水动力特性,对网箱系泊系统的设计与布置具有重要科学意义和实用价值。为此本文首先通过使用Orca Flex的应用编程接口和编程软件MATLAB结合建立重力式网箱系泊系统,为了验证数值模型的可靠性,根据相似准则建立重力式网箱物理模型,并在华南理工大学海岸与近海工程实验室造波水池进行试验,试验证明了在规则波工况下数值模拟与物理实验中前后锚绳张力值基本吻合。中国南海北部钦州湾海域的水体受生物残毒污染较少,适合发展海洋渔业。为了进一步考虑网箱系泊系统在极端波浪下的安全性能,针对广西钦州湾口20米水深的重力式网箱开展了极端海况下的水动力数值研究,极端生存海况采用了百年一遇极端波浪条件。考虑网箱结构的对称性特点,代表性地分析了0°与45°两种浪向下系泊缆绳张力变化的差异。结果表明当浪向为0°即平行于系泊系统中轴线时,缆绳张力幅值较小且受力均匀,在系泊布置中应重点考虑。同时对比分析了同等海况下畸形波对网箱系泊系统的荷载差异,利用MATLAB采用相位调制法定点定时生成畸形波,再把波面历时曲线导入Orca Flex中计算其运动响应。结果表明,当畸形波作用瞬间,网箱的垂荡和波浪力都剧烈变化,系泊锚绳张力也瞬间变大,这对网箱的正常运行是极其不利的,文中基于计算结果给出了网箱锚绳韧性加强的可靠建议。最后,为了探究波流混合作用下系泊系统的时频响应与浪流的关系,考虑到傅里叶变换在处理非平稳信号上的局限性,即不能得出信号频率随时间的变化,本文采用小波变换对信号进行时频变换。由于广义Morse小波具有灵活的时频局部特性及严格解析性,选用广义Morse小波做为小波变换的母小波。首先计算了网箱系泊系统两种浪向下不同流速与浪流夹角的工况下的动态响应,然后采用快速傅里叶变换和广义Morse变换对锚绳张力进行时频变换。分析结果显示,在不同流速下,流速越大时频谱幅值越大,高频区频率受浪的影响,低频区频率受流的影响。在不同浪流夹角下,浪流角越大,越可以从不同锚绳张力的时频变换中,看出浪和流分别作用的频率区间和浪流二者频率的差异。经快速傅里叶变换后的频谱图可看出信号成分在频率上的变化,经广义Morse小波变换后的时频图可看出信号频率随时间的变化。本文的研究方法和结果可为同类型重力式网箱系泊系统的科学布置提供一定的参考价值,并为大型深水重力式网箱的规模化运行提供前期研究基础。

关键词：重力式网箱系泊系统水动力数值模型极端生存海况小波变换

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

灌区渠系水量计量及监测控制一体化研究

灌区渠系水量计量及监测控制一体化研究

作者：林俊华南理工大学

学位级别：硕士

水利是国民经济和社会发展的基础设施和基础产业,而信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势,因此水利信息化应运而生,灌区信息化作为水利信息化的主要组成部分也随之得到发展。相比国外发达国家,我国灌区信息化建设起步较晚,对于有计... 详细信息

水利是国民经济和社会发展的基础设施和基础产业,而信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势,因此水利信息化应运而生,灌区信息化作为水利信息化的主要组成部分也随之得到发展。相比国外发达国家,我国灌区信息化建设起步较晚,对于有计量功能的测控一体化闸门的研究和应用几乎处于空白状态。国外进口产品价格昂贵,而且在我国灌区应用效果不佳,无法大面积推广使用。本文研究开发能适应我国灌区情况的测控一体化闸门控制系统,对于实现灌区精确化调水和信息化管理具有重要作用。本文采用室内模型试验,在飞来峡试验基地对测控一体化闸门系统的性能进行了试验验证。通过一系列试验验证了流量系数计算公式的正确性和系统测流精度,确定了闸门在各种流态下的流量系数。模型试验证明测控一体化闸门系统运行稳定、测流精度高、操作简单,满足我国灌区的要求,能进行推广使用。在测控一体化闸门系统中,采用RTU对现场测流用传感器、闸门等设备进行现场控制和数据采集,通过GPRS无线通信方式实现RTU与远程调度中心的信息互联。在RTU的硬件设计中,选取单片机PIC18F67K22作为微处理器,设计了数据存储电路、时钟电路、闸门电动驱动电路、测流用传感器接收电路、GPRS通信模块、电源模板、屏幕显示等功能模块。在配套的软件设计中,采用开发软件MPLAB IDE v8.80进行软件设计,开发了软件界面程序模块、中断服务程序模块、数据采集程序模块、数据存储程序模块、GPRS无线通信程序模块和闸门控制程序模块,能满足测控一体化闸门系统的各种工作要求;开发用于远程调度中心的灌区取用水实时监控管理系统,管理系统在labview开发环境下完成,其主要功能包括各灌渠测控一体化闸门的远程实时监控、报表统计与分析、阶梯水价与费用管理、系统管理等。

关键词：测控一体化闸门明渠测流流量系数 RTU GPRS无线通信

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

畸形波对水平板式结构作用的数值模拟研究

畸形波对水平板式结构作用的数值模拟研究

作者：黄友龙华南理工大学

学位级别：硕士

波浪冲击荷载问题是海洋工程领域的传统问题,但它同时又一直是一个前沿问题,因为随着人们对海洋环境更深入的认识,波浪冲击荷载问题又不断地出现新的挑战。这其中就包括近年来才被广泛关注的畸形波。畸形波是一种波高巨大的极端波浪,对... 详细信息

波浪冲击荷载问题是海洋工程领域的传统问题,但它同时又一直是一个前沿问题,因为随着人们对海洋环境更深入的认识,波浪冲击荷载问题又不断地出现新的挑战。这其中就包括近年来才被广泛关注的畸形波。畸形波是一种波高巨大的极端波浪,对海洋结构物和船舶均会产生巨大的破坏力。虽然国内外已有一些学者开展了畸形波与结构物相互作用的研究工作,但是大多仅限于圆柱体结构和船体结构,畸形波对板式结构物冲击作用的系统研究还有待发展。本文首先基于VOF法构建了可定时定点再现海洋畸形波现象的数值波浪环境,进而分别对简单水平板和复杂板式结构物--桥梁上部结构在畸形波作用下的受力特性进行了探索性的研究。得到的主要结果如下:(1)利用现有的模拟畸形波的理论模型成功地构建了可定时定点再现海洋畸形波现象的数值波浪环境,得到了满足严格定义且与理论值吻合良好的畸形波。同等尺度的畸形波与规则波对简单水平板的冲击过程存在较大差异,二者的板下最大冲击压强之比近1.13,若取较稳定的冲击压强三分之一峰值和平均值作为特征值,则二者的比值可以达到1.63和1.90,可见畸形波相比规则波危害更大。(2)在本文的试验范围内,畸形波对简单水平板的冲击压强与聚焦位置、板下净空和板宽的关系密切。与规则波作用下水平板所受冲击压强的随机性不同,畸形波作用下水平板有明显的受力最危险区域(即聚焦位置周围),当聚焦位置在板中时,水平板板下的最大冲击压强最大,板后次之,板前最小;板下的最大冲击压强都是随着净空的增加,呈现出先增大后减小的趋势,峰值出现在相对净空Δh/H为0.17处;在畸形波的聚焦位置为板中央的条件下,随着板宽的增大,板底压强峰值不断增大;最大冲击压强和最大浮托力不在同一工况下产生。(3)在本文的试验范围内,畸形波对桥梁上部结构的冲击力随波峰高度的增大而增大,但是主梁迎浪端的局部冲击力、最大水平力和最大力矩也对畸形波的冲击角度变化很敏感。相比于T梁桥主梁和T型箱梁,鱼腹式箱梁对于抵御波浪荷载具有较明显的优势。

关键词：简单水平板桥梁上部结构冲击力数值模拟畸形波

承台式海上风电桩基础局部冲刷及防冲装置的模拟研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

承台式海上风电桩基础局部冲刷及防冲装置的模拟研究

作者：邹东波华南理工大学

学位级别：硕士

海上风电是促进世界各国能源结构调整的重要发展方向,中国南海是我国目前海上风电能源开发的重要海域。鉴于南海的面积广阔,不同海区的海洋水文和地形地质等环境条件复杂多变,必须选择与场址环境条件相适应的基础形式才能保证风电场充... 详细信息

海上风电是促进世界各国能源结构调整的重要发展方向,中国南海是我国目前海上风电能源开发的重要海域。鉴于南海的面积广阔,不同海区的海洋水文和地形地质等环境条件复杂多变,必须选择与场址环境条件相适应的基础形式才能保证风电场充分发挥社会和经济效益。而斜桩承台式风电基础具有很好的地基条件适应能力、较好的结构稳定性能和成熟的施工技术等系列优点,目前已在我国海上风电场建设中得到广泛应用,但海底局部冲刷问题常常导致其下部桩柱出现失稳和局部强度破坏现象,甚至对风电基础的整体稳定性产生巨大影响,因而基础冲刷问题特别是不同倾角的单斜桩冲刷问题及多斜桩的组合群桩的冲刷问题日益得到学术界和工业界的重视。为此本文将针对这两种重要的基础冲刷问题展开水动力学数值模拟研究,同时基于平卧海床表面的圆形管线在波浪和水流的下游方向会产生泥沙淤积的特性,本文提出了一种新的桩基冲刷主动防护方法,即通过布设平卧管线可以造成泥沙淤积而弥补后方桩基冲刷造成的泥沙流失。本文关于斜桩承台式海上风电基础的冲刷模拟和主动防护方法的研究,对于我国南海风电场的建设及运维将具有重要的实际意义。首先,为了获得真实海上风电场的周围环境条件,本文结合团队课题对场址海域进行海洋水文等环境条件资料的收集,并通过实测资料分析得到波浪和海流特征要素,采用有效波高与有效周期联合分布概率最大的特征波浪参数作为参考条件,采用底层最大可能流速作为水流作用条件,为后文基础冲刷的研究分析做好环境动力条件准备。其次,本文以南海徐闻海上风电场设计部门针对海域超强台风提出的斜桩承台式混凝土基础作为参考形式,在试验验证的基础上,利用FLOW-3D水动力学软件中紊流模块和泥沙冲刷模块,对相对于海底来流方向成不同交叉角度的单桩进行局部冲刷数值模拟,得到不同交叉角度下的冲刷坑槽定量形态变化规律,进而以此为基础对两种不同布置形式的群桩基础冲刷问题展开研究。最后,根据平卧海床表面的圆形管线在波浪和水流作用下后方会产生泥沙淤积的特性,本文提出一种针对海上风电基础的新型以淤积弥补冲刷的防冲刷装置,并通过物理模型试验与数值模拟共同验证了该装置的减冲效果,最终结果表明了该装置的有效性。本文研究了斜桩承台式海上风电基础的单桩和群桩冲刷规律,并对群桩布置中倾斜桩的相对位置给出了工程上的建议,同时基于平卧海床表面圆管结构促淤减冲原理,提出了一种新的效果良好的基础防冲装置,在适当的布置形式下可以获得60%的减冲效果。

关键词：海上风电环境条件斜桩承台局部冲刷防冲刷装置

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

珠江口高潮位波动特征分析及预测研究

珠江口高潮位波动特征分析及预测研究

作者：梁炳贤华南理工大学

学位级别：硕士

珠三角是我国人口最稠密、经济最发达的区域之一,高潮位变化会直接影响到航运、堤防安全、供水安全等诸多方面。准确了解和掌握珠江口高潮位的变化规律,以及高潮位的精确预报,对该区域的生产生活具有实用意义。本文研究珠江八大口门之... 详细信息

珠三角是我国人口最稠密、经济最发达的区域之一,高潮位变化会直接影响到航运、堤防安全、供水安全等诸多方面。准确了解和掌握珠江口高潮位的变化规律,以及高潮位的精确预报,对该区域的生产生活具有实用意义。本文研究珠江八大口门之中的横门、磨刀门从2001～2015年月平均高潮位的波动。分析月平均高潮位的变化规律及主要成分,同时研究当地气压、气温、风速、径流量、西太平洋水位等多种水文气象因子对珠江口月平均高潮位的影响,并对月平均高潮位进行预测。主要研究方法及成果:横门和磨刀门2001～2015年月平均高潮位均呈显著上升趋势。采用傅里叶变换、连续小波变换和极大重叠离散小波变换分析横门和磨刀门月平均高潮位的周期波动,得到显著成分包括年分潮Sa、半年分潮Ssa、1/3年分潮,年分潮Sa具有平稳特性,包含1/3年分潮在内的短周期成分变化明显,显示非平稳性,体现了高潮位的季节性波动。运用小波相干分别对横门、磨刀门的月平均高潮位及对应的气压、气温、风速、径流量、西太平洋水位五种因子进行相关分析,揭示了月平均高潮位的季节性变动受径流量变化的影响,而年周期波动受气压、气温、径流量、西太平洋水位共同作用的影响。应用ARIMA及NAR神经网络分别对横门、磨刀门的月平均高潮位进行预测,NAR预测曲线与实际月平均高潮位的更加接近。

关键词：珠江口高潮位小波变换小波相干 NAR神经网络

考虑极端波浪的新型可阵列化波浪发电装置水动力优化研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

考虑极端波浪的新型可阵列化波浪发电装置水动力优化研究

作者：朱玲华南理工大学

学位级别：硕士

相比其它形式的海洋可再生能源,波浪能具有能流密度高和分布范围广的优点,其时空分布特性决定了波浪发电技术在海岛和深远海的资源开发方面具有特殊的优势和广阔应用前景,但波浪发电装置走向成熟需要经过理论研究、初步设计、数值优化... 详细信息

相比其它形式的海洋可再生能源,波浪能具有能流密度高和分布范围广的优点,其时空分布特性决定了波浪发电技术在海岛和深远海的资源开发方面具有特殊的优势和广阔应用前景,但波浪发电装置走向成熟需要经过理论研究、初步设计、数值优化、模型实验和实海况验证五个阶段性的漫长循环过程,同时发电装置在获取波浪能的同时还可能承受各种极端波浪的破坏作用,因此目前波浪发电产品常常因其性价比不高而未实现规模产业化,在制约其产业化的众多技术难点中,装置的水动力性能优化是一个重点环节,其研究将具有重要的水动力学理论意义和工程实际意义。本文将针对一种新型的密闭气动式双浮体波浪发电装置进行研究,装置的核心技术是通过上下浮体间的相对垂荡运动捕获能量,装置的上浮体质量和外形设计对装置吸收波浪能的影响最为直接,同时装置受到的极端波浪力的安全性问题也最为突出,因而装置上浮体的水动力性能优化对于装置的吸收能量效率和安全性能都十分重要,另外装置的阵列化研究对于波浪发电的产业化也具有重要意义,另外因为系泊部分对该装置主要起到水平限位的作用,为了突出本文的研究重点,文中的研究暂时忽略了系泊部分的影响。文中首先开展了上浮体最优型式的确定工作,为此本文选取了三种简单常见的上浮体形状,分析比较了上浮体形状参数对自由垂荡双浮体水动力响应的影响;并考虑双浮体波浪发电装置的能量采集输出系统是线性的弹簧阻尼系统,基于势流理论建立双浮体系统在垂荡方向上的频域运动方程并求解,理论分析发现阻尼对系统固有周期及垂荡运动的影响较大,而刚度的影响较小;进一步利用AQWA对双浮体系统在规则波下进行时域分析,得到了双浮体系统的垂荡运动响应及对波浪能的瞬时吸收功率,为了验证数值模拟结果的可靠性,本文还对三种不同上浮体型式的发电装置进行了规则波物理模型实验,实验结果与数值模型计算的时域结果进行对比基本吻合,通过以上研究确定了在本文波浪范围条件下合适质量的平底柱形为上浮体的最优型式。其次,为了考虑双浮体装置在恶劣海况极端波浪作用下的安全性能,文中基于一种特殊的极端随机波浪——畸形波生成理论,采用Matlab建立了畸形波生成的数值模型,进而利用AQWA-Drift导入畸形波的波面时程曲线进行时域分析,得到双浮体系统的垂荡响应并进行装置的可靠性分析,结果表明在畸形波作用瞬间,系统的垂荡位移、速度和波浪力都剧烈变化,双浮体间的弹簧张力和单点系泊的缆绳张力也产生瞬间极大突变,这些对装置的可靠性来说都是极其不利的,文中基于计算结果给出了装置加强的可靠建议。最后,考虑到未来波浪发电能够实现规模产业化,文中在双浮体系统水动力性能优化分析的基础上,针对直线式、矩形式和圆周式三种阵列形式,基于AQWA建立的频域和时域数值模型对阵列波浪发电装置展开了优化研究,研究不同排列方式、排列间距及波浪参数对波浪能装置阵列系统的运动特性及吸收效率的影响,最终确定在本文波浪范围条件下合适间距的圆周式阵列是最为理想的阵列模型。本文通过理论解析、数值计算和物模实验三种研究手段分析了不同波浪条件下一种新型双浮体波浪发电装置的水动力学性能,开展了不同上浮体型式优化、阵列形式的优化和极端波浪条件下的安全可靠性等研究工作,最终的研究成果和建议可为我国的波浪发电利用研究和产业发展提供有意义的科学参考价值。

关键词：波浪发电数值计算水动力性能优化极端波浪新型可阵列化

畸形波对小尺度海工立柱式结构作用的数值模拟

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

畸形波对小尺度海工立柱式结构作用的数值模拟

作者：刘师辉华南理工大学

学位级别：硕士

极端波浪是影响海洋工程结构物正常工作和生存的最主要的海洋条件之一,而畸形波是其中一种极为特殊的强非线性极端波浪,具有出现频率高和随机瞬时发生的特性,一旦遭遇,它产生的巨大波浪载荷将对海洋工程结构物造成灾难性的危害,因此,畸... 详细信息

极端波浪是影响海洋工程结构物正常工作和生存的最主要的海洋条件之一,而畸形波是其中一种极为特殊的强非线性极端波浪,具有出现频率高和随机瞬时发生的特性,一旦遭遇,它产生的巨大波浪载荷将对海洋工程结构物造成灾难性的危害,因此,畸形波与结构物相互作用方面的研究得到了国内外众多专家学者的重视。比较常见的海洋结构物多具有立柱结构,它们在多数海况下都具有小尺度的特点,开展畸形波与小尺度立柱结构相互作用的数值模拟研究具有重要的理论和实际工程意义。本文基于Fluent软件平台,构建了二维和三维波浪数值水槽,在指定时间和指定位置模拟了畸形波的生成;通过在水槽中加入小尺度垂直立柱结构,建立了畸形波与小尺度垂直立柱相互作用的模型。对比研究了畸形波与“同尺度”的线性规则波和二阶斯托克斯波对小尺度垂直立柱的冲击效应,并分析了相关因素对冲击效应的影响,主要结论如下:(1)二维和三维数值波浪水槽中的畸形波模拟值很好地拟合了理论值,四个畸形波特征参数与定义值误差基本不超过8%;(2)与畸形波相互作用时,小尺度垂直圆柱体波浪力、迎浪面上的波浪涌高和柱表面的动水压强显著增加,且远大于“同尺度”的线性规则波和二阶斯托克斯波的作用强度。在畸形波冲击的瞬间,圆柱体受到一个极强的动水压强作用,柱体承受的波浪力在波峰作用瞬间达到极大值;(3)小尺度圆柱体受到的波浪力、迎浪面上的波浪涌高和柱表面的动水压强基本上随着畸形波有效波高、谱峰周期和圆柱直径的增加而增加,但聚焦点的位置变化对柱体的最大波浪力影响不大,而对迎浪面上的波浪涌高和柱面动水压强值有所影响;(4)与圆柱体相比,同尺度方柱受到最大波浪力、迎浪面上的波浪涌高和柱表面迎浪方向上的最大动水压强有较大的增加,其最大波浪力是圆柱体的1.57倍。

关键词：畸形波小尺度圆柱体波浪力波浪涌高动水压强