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《海上風(fēng)力機氣動與水動流場數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文海上風(fēng)力機氣動與水動流場數(shù)值模擬摘要隨著能源危機和環(huán)境危機的出現(xiàn)，世界各國都在努力開發(fā)清潔可再生的新能源。在眾多新能源形式中，風(fēng)能是目前最具大規(guī)模開發(fā)前景，也是技術(shù)最為成熟的新能源。特別是海上風(fēng)能近些年來的迅猛發(fā)展，其獨特的優(yōu)勢使其成為未來風(fēng)電領(lǐng)域發(fā)展的重要方向之一。本碩士論文以海上風(fēng)力機研究為大背景，立足船舶與海洋工程自身學(xué)科優(yōu)勢，以多學(xué)科交叉，“先部分后整體”為基本學(xué)術(shù)思想，主要基于面向?qū)ο蟮?Object-Oriented)C++架構(gòu)的開源計算流體力學(xué)類庫OpenFOAM及在其基礎(chǔ)上開發(fā)的naoe-FOAM-SJTU求解器，利用數(shù)值模擬的方法
2、對風(fēng)力機的空氣動力學(xué)性能，海上風(fēng)力機基座的水動力性能，海上風(fēng)力機整體耦合分析及浮式風(fēng)力機水動力特性等進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，并力求在學(xué)科交叉中實現(xiàn)創(chuàng)新。具體內(nèi)容歸納如下：1.基于三維Navier-Stokes方程及k-ωSST湍流模式，分別采用多重參考系方法和滑移網(wǎng)格方法對美國可再生能源PhaseVI風(fēng)力機進(jìn)行了三維氣動性能和繞流場的數(shù)值模擬，分別研究了不同風(fēng)速，兩葉片和三葉片等不同葉片數(shù)風(fēng)輪對風(fēng)力機軸向推力、扭矩和繞流場的影響，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了風(fēng)力機塔架與葉片的相互作用，大氣邊界層對風(fēng)力機氣動性能影響及上風(fēng)向風(fēng)力機和下風(fēng)向風(fēng)力機對比研究等內(nèi)容。2.選取亞洲首座海上風(fēng)
3、電場——上海東海大橋海上風(fēng)電場基座為研究對象，利用naoe-FOAM-SJTU求解器模擬了群樁式高樁承臺結(jié)構(gòu)與波浪相互作用過程，分別考慮了規(guī)則波和代表極限狀況的孤立波I萬方數(shù)據(jù)上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文兩種工況，并研究了基座整體、單根樁柱的受力，波浪爬高，承臺上浪，承臺周圍局部流場等流場信息。計算結(jié)果可以為基座的設(shè)計提供一些定性和定量參考。為了使目前的研究框架更為完整，論文在本章最后還基于naoe-FOAM-SJTU求解器嘗試性地對OC4項目的海上浮式風(fēng)力機的水動力特性進(jìn)行了模擬和分析，主要研究了風(fēng)力機浮式平臺的受力，運動響應(yīng)和平臺周圍流場等。3.在naoe-FOAM-SJ
4、TU求解器的基礎(chǔ)上，編寫了新的求解器OWT-FOAM-SJTU，該求解器可以同時模擬風(fēng)、浪、流共同作用的工況，在此基礎(chǔ)上將多重參考系方法嵌入了該求解器。至此可以使用該求解器對海上固定式風(fēng)力機的氣動特性和水動特性進(jìn)行全尺度的耦合時歷分析。鑒于多重參考系嵌入的計算成本太高，作者又嘗試使用制動線理論嵌入naoe-FOAM-SJTU求解器，二次開發(fā)后的程序計算結(jié)果真實可信。關(guān)鍵詞：海上風(fēng)力機，氣動力，水動力，OpenFOAM，naoe-FOAM-SJTUII萬方數(shù)據(jù)上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文NUMERICALSIMULATIONOFAERODYNAMICANDHYDRODYNAMI
5、CFLOWFIELDSAROUNDOFFSHOREWINDTURBINEABSTRACTAstheenergycrisisandenvironmentcrisisemerge,almosteverycountriesstrivetosearchanddeveloptherecycle,renewableandcleanenergy.Amongallkindsofnewenergy,windenergyisthemostpromissingcommercialprospectandthemostmaturetechnology.Inparticular,thedevelop
6、mentofoffshorewindenergy,becauseofitsspecialandstrongadvantages,hasbeenoneofthemostimportantdirectionsofwindenergy.Thispaperispreparedagainstthebackgroupofoffshorewindtechnology,basedontheadvantagesofnavalarchitectureandoceanengineering,aswellasthefundamentalacademicideasistheinteractions
7、ofdifferentsubjectsandseparatebeforecombine.AllthecomputationsarebasedontheopensourcesoftwareOpenFOAMwrittenwithobject-orientedC++languageandthenaoe-FOAM-SJTUsolverdevelopedbyourgroup.Theaerodynamics,hydrodynamicsandcoupledmutualinteractionbetweenaerodynamicsandhydr
