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斋堂岛潮汐能发电动态脐带缆动态响应研究

关注热度:349   来源:新能源学术论文  作者:朱艳杰
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【摘要】:潮汐能作为一种清洁能源,亟需开发。潮汐能发电作业的主要输电装置是脐带缆,本文针对斋堂岛潮汐能发电项目中的脐带缆现场敷设问题,采用了国际先进水动力分析软件Orcaflex和DNV研发的稳定性分析软件StableLines,进行了整体水动力分析和稳定性分析。针对软件的理论基础推导了相应的缆索运动的理论计算公式,详细分析了水域环境数据、发电装置、锚泊线位置、参数确定及脐带缆设计,依照规范标准进行了水动力分析设计。由于浅水区域中,脐带缆的漂移范围较广,内部张力极大,动态脐带缆的敷设采取了缆-链结合的方式,通过改变缆与链连接间隔的长度,来改变脐带缆受力与曲率。根据每个模型结果与脐带缆特性参数的比较,进行了逐步分析优化,改善了现场作业模型。由于缆顶端连接位置容易发生弯曲损坏,所以在缆顶端位置增加了防弯器,可以防止过度弯曲。本项目动态缆选取的最佳敷设方式是缆与链的间隔长度分别为3.05米和3米,同时顶端加防弯器。对于静态脐带缆部分,主要采用StableLines软件进行了海床的稳定性分析,模拟结果发现达不到缆的自稳定,所以采取了重块压埋的方式,保持其稳定性。 通过本文分析,我们得出在浅水环境中,静态、动态脐带缆都很难稳定。浮体装置升沉幅度比较大,动态缆的漂移范围较广,需要采用缆-链捆绑的方式固定,这种方式可让锚链承担大部分脐带缆的受力,大大减小了脐带缆内部张力。由于浅海中,海面至海底流速衰减比较小,海底流速较大,静态缆需要挖沟或压埋固定。在实际海缆敷设中,要考虑各方面因素以确保方案可靠、实用、可行。
【关键词】:潮汐能发电 动态脐带缆 Orcaflex软件 水动力分析
【学位授予单位】:宁波大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM612
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-8
  • 1 绪论8-19
  • 1.1 论文研究背景及其意义8-16
  • 1.1.1 脐带缆简介9-13
  • 1.1.2 系泊缆索简介13-16
  • 1.2 国内外相关研究现状与发展状态16-18
  • 1.2.1 国内相关外研究现状16-18
  • 1.2.2 现阶段研究发展趋势18
  • 小结18-19
  • 2 理论基础19-27
  • 2.1 考虑拉压弯扭的水下缆索水弹性运动方程19-21
  • 2.1.1 M.S.Triantafyllou 缆索运动方程19-21
  • 2.2 软件 Orcaflex 简介21-25
  • 2.2.1 Orcaflex 建模理论基础21-23
  • 2.2.2 船舶理论简介23-24
  • 2.2.3 线的理论简介24-25
  • 2.3 稳定性软件理论基础25-26
  • 小结26-27
  • 3 斋堂岛海域环境简介27-32
  • 3.1 潮流条件27-28
  • 3.2 其他外部条件28-31
  • 3.2.1 降雨雾和雷暴28
  • 3.2.2 水深及海底地质28
  • 3.2.3 风况28-29
  • 3.2.4 波浪29-30
  • 3.2.5 潮汐流30-31
  • 小结31-32
  • 4 发电设备32-40
  • 4.1 发电装置32-33
  • 4.2 锚线布置图33-36
  • 4.2.1 锚泊线和弹性索参数34-36
  • 4.3 脐带缆设计36-39
  • 4.3.1 动态脐带缆36-37
  • 4.3.2 静态脐带缆37-39
  • 小结39-40
  • 5 仿真设计与分析40-54
  • 5.1 环境参数设计40-41
  • 5.2 模型建立41-44
  • 5.2.1 发电装置建立41-42
  • 5.2.2 锚链模型设计42-43
  • 5.2.3 脐带缆线型设计43-44
  • 5.3 仿真结果分析44-53
  • 5.3.1 动态脐带缆结果分析44-51
  • 5.3.2 静态部分脐带缆结果分析51-53
  • 小结53-54
  • 6 结论与展望54-55
  • 6.1 结论54
  • 6.2 展望54-55
  • 参考文献55-58
  • 附录A 发电装置运动RAO58-63
  • 附录B 脐带缆设计参考规范63-64
  • 在学研究成果64-65
  • 致谢65


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关键词: 潮汐能发电

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