第 39 卷第 1 期 应用科技 Vol.39, No.1
2012 年 2 月 Applied Science and Technology Feb. 2012
doi:10.3969/j.issn.1009-671X.201110012
潮流能电站载体水动力响应分析
王宁, 荆丰梅, 张亮, 吴海涛, 李梦阳
哈尔滨工程大学 船舶工程学院 黑龙江 哈尔滨 150001
摘 要:随着海洋能开发向深水的发展,潮流能的开发也有向更深海域发展的趋势. 稳定可靠的水轮机载体,对水轮机
正常工作及发挥其最大工作效率有着很大的影响. 针对深水中水轮机浮式载体的水动力响应性能,基于三维势流理论,
利用 SESAM 软件计算分析了 2 种不同载体的水动力性能,在对浮体运动性能影响较大的横摇、纵摇水动力响应方面,
双体船的最大横摇角及最大纵摇角明显小于单体驳船. 经对比分析得出,双体船形式载体在水动力性能方面更具优势.
关键词:潮流电站;水动力响应性能;浮式载体;潮流能;驳船;双体船
中图分类号:TV744 文献标志码:A 文章编号:1009-671X(2012)01-0079-05
Hydrodynamic response performance analysis of
tidal current energy power plant carrier
WANG Ning, JING Fengmei, ZHANG Liang, WU Haitao, LI Mengyang
College of Shipbuilding Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
Abstract: With the development of the deep ocean energy exploration, tidal current energy also has a trend of developing
towards deeper waters. A reliable turbine carrier has a significant impact on the normal work and the maximal efficiency of
the turbine. Focusing on the hydrodynamic response performance of floating carrier of the turbine in a deep water, this paper
presents the calculation on the hydrodynamic performance of two different carriers using SESAM software, based on the
three-dimensional potential flow theory. On the aspect of roll and pitch, which have important effect on the floating motion
performance, the maximum roll angle and pitch angle of catamaran is obviously smaller than that of barge. Comparisons show
that the catamaran form has more advantages in aspect of hydrodynamic performance.
Keywords: tidal current energy power plant;hydrodynamic response performance;floating carrier;tidal current energy;
barge; catamaran
1
海洋中蕴藏着巨大能量. 理论上,可再生的海洋
能总量为 766 亿 kW,其中可利用的约为 64 亿 kW
[1-3]
.
根据世界能源委员会的一项统计,全世界沿海地带可
开发的沿岸及近岸海区的潮流能约为 17 亿 kW. 发展
潮流能开发利用技术,使其转变为可直接使用的电能
等形式,将会为人类社会提供巨大的能量. 据《中国
沿海农村海洋能资源区划》统计,中国沿岸 130 个水
道的理论平均功率约为 1.4×10
4
MW
[4]
与海流开发相
比,潮流能开发更简单,而且效益也更高. 潮流电站
载体可分为漂浮式、桩柱式和座底式. 相对于其他 2
种载体形式,漂浮式潮流电站载体的优点: 1)易于
安装,采用一艘拖船将载体拖至工作海域然后锚固;2)
收稿日期:2011-10-18.
基金项目:国家科技支撑计划资助项目(2008BAA15B04).
作者简介:王宁(1987-), 女,硕士研究生,主要研究方向:水动力性能
分析,E-mail:wangning198724@yahoo.cn.
易于维修,若需要大修或重新布置海域,只需要将电
站拖走即可;3)适应深水海况,若水深大于 40 m,
海底为岩石,座底式或桩柱式载体则无法满足要求
[5]
.
文中基于势流理论,采用 SESAM 软件对某 150 kW 潮
流电站不同载体的水动力性能进行计算,为潮流电站
浮式载体的选型提供了参考.
1 理论基础
浮式基础实际工作海域的波浪是极不规则的,由
于不规则波可视为由一系列规则波叠加而成,所以要
研究水轮机载体在不规则波中的受力和运动,首先要
分析其在规则波中的响应. 对规则波作用下载体响
应,线性理论给出了良好的结果. 线性运动理论中假
定波浪是微幅波,浮体的运动幅度也不大,可以采用
摄动法得到一阶近似的线性解,即可用线性控制方程