斋堂岛潮汐能发电动态脐带缆动态响应研究

【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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