潮流能提取水动力响应数值研究

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1、论文作者签名：指导教师签名：么纽壅兰簋论文评阅人1：盈啤磊纽墩蛰陋评阅人2：越逝缉季暖密型澎评阅人3：绉圣垒雄，划翔2饵评阅人4．’答辩委员会主席：委员1：委员2：委员3：委员4．委员5：答辩日期：望!至：拿：l浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿态鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名功哗签字吼矽2年夕月／二日学

2、位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝婆盘鲎有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权滥姿态鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：铆翮签名倦乏碉签字日期：矽7年7月／≯日签字日期：抄∥年甲月f够日浙江大学硕士学位论文致谢本文是在我的两位导师蒋国俊老师和姚炎明老师的精心指导下完成的，从论文的选题、技术路线的制定以及论文的最终的完稿，两位导师都给予了悉心的指导。两位老师严谨的治学态度，深厚的学术造诣以及

3、诲人不倦的美德给我留下了深刻的印象，将使我受益终生。感谢蒋老师在我研究生期间对我的指导和帮助。蒋老师渊博的知识，开阔的视野，兢兢业业的工作作风，是我永远学习的典范。感谢姚老师这三年来给予我的无微不至的关心和指导。姚老师给我们创造了良好的学习环境以及轻松愉快的生活氛围，并在课题研究和论文撰写中耐心地为我答疑解惑，给予了我莫大的帮助。值此论文完成之际，谨向我的导师们致以诚挚的感谢。衷心感谢海洋系孙志林老师、周大成老师、孙红月老师、邱建立老师、贺治国老师、黄煜老师等众位老师在我研究生期间对我学业上的指导和生活上的无私帮助!感谢李佳师姐、杨晓东师兄、王斌师姐、周妹贞师姐、吴松华师兄、朱斌

4、师兄、吴桢师姐、沈水进师兄、黄锦真师兄、吕国儿师兄在学习生活中的指导和帮助，感谢冯沈科、陈琴、胡晨、赵洋、钟杰、吴钢锋、张劲帆、刘斌等众多同窗好友，感谢彭辉、顾恩慧、彭娉容、王黎、阮欣婷、张亚超、杜雅杰等众多师弟师妹，感谢你们让我的研究生生活充满欢声笑语，这将是我永远的美好回忆。最后，要感谢我的爸爸、妈妈，是你们的无私奉献和全力支持让我能够顺利完成学业，你们的关心和呵护是我人生不断前进的最大动力，祝愿你们身体健康，幸福快乐!感谢我的姐姐、弟弟和亲人，祝你们事事顺心，永远开心快乐。感谢所有关心和帮助过我的亲朋好友，祝愿你们幸福永远!袁金雄二零一二年八月于求是园浙江大学硕士学位论文摘

5、要作为海洋可再生能源的一种，潮流能的开发利用目前备受关注。潮流能提取水动力响应的研究，能够更清楚的了解潮流能发电机对周围水流的影响，对潮流能发电机机群布置方式的优化、海洋环境与生态的保护有一定的指导作用。本文采用不问数值方法分别对潮流能提取近场和远场水动力响应进行了模拟研究。模拟利用了CFD模型建立三维数值水槽，设计单个和不同间距的多个潮流能发电机布置方案，模拟了近场水动力变化，并对计算结果进行了对比分析。同时通过建立平面二维潮流数学模型，并采用增加动力方程的阻力项来代替潮流能发电机机群的作用，模拟了龟山水道机群潮流能提取远场水动力响应。结果表明：1)发电机在水槽中阻碍了水流的运

6、动，使其上游水位雍高，越过发电机以后水位发生下跌，在下游约两倍发电机直径距离处水位达到最小值。发电机附近由于能量的损失，流速发生明显的下降，发电机下游产生明显的尾流效应，同时发电机周边及尾流外流速有较明显的增加，但下游一定距离后流速逐渐恢复。2)两台发电机之间会产生流速增大区，横向间距越近，产生的流速增大区域越小；横向间距大于2倍直径时，比较适合布置第二排发电机。布置两排发电机时，两排发电机会相互影响。在第二排发电机周边出现流速增大区，但受上游发电机尾流的影响，流速又迅速减小，且下游发电机流速减小区域明显要大于上游发电机；三个发电机的尾流在下游20倍直径距离远后发生混合，产生较大

7、的流速减小区域。3)龟山水道潮流能提取远场水动力模拟计算显示：发电机功率系数取0．5时影响比0．3时大，但影响基本局限在5kin范围内；两种情况下，周围海域水位的变化都在5cm以内；潮周期内，急流时刻流速影响最大；机群内部及上下游流速都减小，而机群两侧及邻近水道流速会增大；平均功率密度的减小沿机群周围分布，且偏向于优势流方向，同时机群两侧和邻近水道平均功率密度会增大。关键词：潮流能提取；潮流能发电机；水动力响应；龟山水道；数值模拟II浙江大学硕士学位论文AbstractAsaki