海洋潮流能是一种清洁的可再生能源,其利用价值高,且潜力巨大。在能源不断发展的21世纪,潮流能必将占有重要的地位。因此,开发利用潮流能已经成为我国,乃至于全世界关注的焦点。我国拥有相当长的海岸线,其中蕴含着丰富的海洋资源,开发利用海洋能源已成为我国首要任务。
目前全世界已运行的潮流电站主要有三种形式：漂浮式、桩柱支撑式和坐底式。国内运行的电站多为漂浮式和坐底式。本文以国家科技支撑项目为依托,对在我国舟山海域,装机容量达150kW的潮流电站进行总体设计。本文主要展开的工作有以下几部分：
首先,进行潮流电站选型,确定最优电站载体的形式；其次,计算该载体的稳性和水动力性能；然后,预报水轮机载荷；最后评估载体结构强度。
潮流电站选型主要从潮流电站的经济性、水轮机工作效率及载体稳性三个方面考虑。本文对三种形式的潮流电站进行比较,最终确定了使用双体船的载体形式,并对双体船进行初稳性和大倾角稳性计算。然后基于三维频域势流理论,应用HydroStar水动力计算软件得到了在不同浪向下双体船的附加质量和附加阻尼、一阶水动力、二阶定常力和一阶运动RAO,并对结果进行分析,提出了一些改进建议。准确预报船体载荷是船体结构评估的重要部分,本文使用基于动量定理的流管法计算水轮机在工作状态下产生的载荷和力矩,然后参照规范计算波浪载荷,最后使用Patran有限元软件进行结构分析,得出相应结论。
本文研究表明,双体船式潮流电站能够满足150kW水轮机工作要求,且自身结构满足中国船级社的要求。本文的研究工作为今后同类船型设计提供了参考。
