重力式潮流水輪機(jī)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析.pdf

1、潮流能是一種潛力巨大的清潔可再生能源，因其具有能量密度大、可預(yù)測(cè)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)受到世界各國(guó)的青睞。目前國(guó)內(nèi)外運(yùn)行的潮流能發(fā)電裝置，其支撐結(jié)構(gòu)形式主要有重力式、樁柱式和漂浮式，其中重力式結(jié)構(gòu)生產(chǎn)技術(shù)成熟，且固定于海底，作業(yè)狀態(tài)穩(wěn)定，是大多數(shù)潮流能水輪機(jī)載體設(shè)計(jì)的首選形式。潮流能水輪機(jī)支撐結(jié)構(gòu)是承載水輪機(jī)的基礎(chǔ)部件，是水輪機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的保證，同時(shí)也是影響潮流能電站經(jīng)濟(jì)效益的重要因素之一，因此，潮流能水輪機(jī)支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義

2、。本文提出了一種新型重力式潮流水輪機(jī)支撐結(jié)構(gòu)，并利用ANSYS有限元軟件對(duì)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能分析。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　（1）系統(tǒng)地回顧了國(guó)內(nèi)外潮流能應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀，在歸納總結(jié)了各類潮流水輪機(jī)支撐結(jié)構(gòu)分類形式的基礎(chǔ)上，提出了2×600kW重力式潮流能水輪機(jī)支撐結(jié)構(gòu)的形式；（2）確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件主尺度和布置形式，根據(jù)設(shè)計(jì)海況資料，參照DNV-OS-J101規(guī)范，計(jì)算出支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)載荷，包括：風(fēng)載荷、

3、波浪載荷、海流載荷以及冰載荷，并考慮了12種載荷組合工況；（3）利用ANSYS有限元軟件對(duì)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力強(qiáng)度分析，校核支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度；（4）基于響應(yīng)面法，利用NLPQL（Non-Linear Programming by Quadratic Lagrangian）優(yōu)化算法對(duì)支撐結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件進(jìn)行尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得了更為合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)自重減輕了9％；（5）考慮結(jié)構(gòu)的剛化效應(yīng)，對(duì)支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，得到支撐結(jié)構(gòu)固有頻