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潮流能水轮机及载体平台受波浪条件的影响探究 目录 TOC \o 1-9 \h \z \u 目录 1 正文 1 文1：潮流能水轮机及载体平台受波浪条件的影响探究 1 1、引言 1 公式1 2 公式2 2 公式3 2 公式4 3 公式5 3 文2：我国房地产经济受低碳经济影响探究 6 1、低碳经济概述 7 （一）低碳经济的含义 7 （二）低碳经济对能源的挑战 7 2、低碳经济对房地产行业产生的影响 8 3、房地产行业在低碳经济中的发展方向 9 4、结语 10 参考文摘引言： 10 原创性声明（模板） 11 文章致谢（模板） 11 正文 潮流能水轮机及载体平台受波浪条件的影响探究 文1：潮流能水轮机及载体平台受波浪条件的影响探究 1、引言 随着传统化石能源的消耗和环境污染问题的加剧，开发利用可再生能源成为人类社会可持续发展的必由之路。潮流能因其能量密度高、可预测性强、载荷稳定的特点逐渐成为研究的热点[1，2]，其中漂浮式潮流能水轮机以成本低、便于安装维护等优点，获得广泛应用[3]，但漂浮式潮流能水轮机长期系泊于海上，来流伴随有波浪，并且水轮机的周期性旋转与振动都会对系统的性能和稳定性造成影响。对于波浪对潮流能水轮机影响的研究，ATIPOVII等[4]利用叶素动量理论研究了波流同时作用下水轮机的水动力性能，给出了水轮机在3个特征方向上的力和力矩变化规律；黎江等[5]利用CFD方法研究了波浪对水轮机水动力性能的影响，结果表明波浪作用下水轮机的各项水动力性能参数会发生周期性变化；张继生等[6]利用试验方法研究了波流条件下水轮机尾流场的流速变化和紊动特性变化规律，得出波浪的存在有利于支撑结构后方水流速度的恢复。现有研究集中于波浪作用下单个水轮机水动力性能的影响，但在实际海况下水轮机通过支柱刚性固定在漂浮式载体平台上随载体同步运动，对于此时水轮机与载体平台的耦合影响规律尚不明确。因此，本文采用CFD方法分析了水平轴水轮机及载体平台在波浪作用下的运动响应，研究了波浪对水平轴水轮机及载体平台的纵摇、纵荡、垂荡、系泊拉力的影响，旨在为水平轴潮流能水轮机的设计和建造提供参考依据。 2、数值模拟 理论基础 在衡量水平轴水轮机性能的参数中，叶尖速比λ、能量利用率CP和轴向载荷系数CZ是3个重要的参数，其定义为： 公式1 公式2 公式3 式中，R为叶轮半径，m；ω为叶轮角速度，rad;U为来流速度，m;Q为叶轮所受扭矩，N·m；ρ为水流密度；FZ为轴向载荷，N。 其中弯矩系数CM、单个叶片的能量利用率CP定义为： 公式4 公式5 式中，q为单叶片所受扭矩，N·m;M为叶片对旋转坐标系z方向的弯矩，N·m。 计算模型 本文主要研究载体、水轮机和系泊系统的耦合作用，同时为了减小计算量，将载体和水轮机简化，载体形式采用驳船式，见图1。总长2m，型宽，型深，吃水。为方便研究载体平台与波长之间的关系，定义载体总长L为2m。 图1载体和水轮机模型 王树齐等[7]发现支撑立柱与水轮机旋转平面之间的距离达到1倍叶轮直径后可忽略对水轮机受力的影响，因此在计算模型中以STAR-CCM+软件中的虚拟铰链代替连接水轮机和载体的支撑立柱，虚拟铰链可以传导载体平台与水轮机之间的相互作用力，简化模型并提高计算速度。水平轴水轮机采用NRELS809翼型，叶轮直径D为，模型见图2。 图2叶轮模型 有效性验证 将计算结果与哈尔滨工程大学海洋再生能源研究所做的模型试验[8]进行对比，见图3。由图3可看出，计算结果整体上略高于试验结果，在最优速比区域计算结果与试验结果吻合较好，这是因为计算中未考虑机械摩擦、自由液面和波浪等因素，导致计算结果偏高。在叶尖速比λ=3处，能量利用率的计算结果与试验结果相差较大，出现这种现象的原因是在低速比区，叶片的实际攻角较大，叶片表面发生了大规模的边界层分离，导致数值计算结果高于试验结果，而在高速比区，叶片的实际攻角较小，叶片表面流动边界层分离程度较小，数值计算结果与试验吻合较好。整体来看，计算结果和试验结果具有相同的发展趋势，除叶尖速比λ=3以外，计算结果与试验结果误差均在5%以内，从而证明所采用的数值模型在水平轴水轮机研究中具有适用性和准确性。 图3计算结果与试验结果 3、规则波对水平轴水轮机运动响应和水动力性能的影响 本文计算了叶尖速比λ为5、流速为的规则波，其中波幅为、、，波长为、、、共12种组合工况下的水轮机水动力性能和运动响应，主要研究波幅和波长的影响。由于载体平台和系泊系统的对称性，且水轮机无偏航，浪流同向，水轮机转动时在横摇方向产生的力矩远小于在纵摇方向，因此纵荡、垂荡和纵摇是载体平台和水轮机的主要运动，而其横荡、横摇和艏摇运动响应很小，可