光伏电站漂浮方阵波浪载荷数值分析研究

采取船舶与海洋工程通用软件SESAM,在鄱阳湖环境条件下,针对170 m×170 m大型漂浮方阵开展波浪载荷数值分析研究,研究在单位波幅规则波作用下漂浮方阵的波浪载荷随行列的变化规律,根据此规律获得整体漂浮方阵的波浪载荷,并据此计算50年一遇的极端条件下漂浮方阵所受的波浪载荷,为漂浮式光伏电站的系泊设计提供基础性数据及技术支持。     

通量差分分裂上风差分格式求解船舶粘性流动

本文阐述了采用人工可压缩方法计算不可压缩粘性流体的流动问题。对一般曲线坐标系下的流动控制方程采用了通量差分分裂上风差分格式和二阶中心差分格式离散。在隐式求解格式下，代数方程组用线松弛方法求解。本文计算了Ｍ维圆柱绕流和Ｗｉｇｌｅｙ船的绕流问题，计算结果同试验相当吻合，这说明本文所采用的方法是处理不可压缩流动的可靠方法。     

漂浮式光伏电站漂浮方阵多点系泊特性研究

位置的稳定性对光伏电站的发电效率和生产安全有着重要影响。漂浮式光伏电站漂浮方阵在风、浪、流的作用下易发生移动和旋转,而采用多点系泊系统可有效限制漂浮式光伏电站的过大偏移。以尺寸为170 m×170 m的漂浮方阵为对象,采用静力分析的方法对该方阵在多点系泊系统中的锚泊线张力及方阵偏移量进行了系列研究,得出了张力及偏移量与水平跨距、系泊密度间的规律。相关成果可为漂浮方阵多点系泊系统的设计提供参考。     

CFD在风洞循环水槽设计中的应用

上海交通大学在建的风洞循环水槽设备由低速风洞和循环水槽两部分组成,由于该实验设施的独创性使得设计上存在诸多难点.本文采用CFD数值模拟,探讨提高串列式双试验段风洞的流场指标的方法,预测因地基沉降造成的水槽倾斜对循环水槽计测部流场的影响.风洞风扇段的计算结果与实验数据吻合良好.风洞内部流场的整体模拟再现了流动分离等现象,而在扩张段中安装分隔板有效地抑制了流动分离,显著提高了试验段流场的均一性.旁路风道拐角处导流片采用双圆弧型时效果较佳.循环水槽倾斜影响研究结果表明稍大的倾角可以引起计测部波面的较大变化,且计测部末端有气泡产生,而在微小倾角时,波面变化不明显,可正常进行试验.     

漂浮式光伏电站中漂浮方阵的流荷载数值预报研究

漂浮式光伏电站遭遇突发泄洪等极端情况时流荷载骤增,对漂浮方阵的整体安全构成威胁,正确评估漂浮方阵的流荷载变得十分重要。以国家能源菏泽发电有限公司建设的某大型漂浮式光伏电站为例,首先基于计算流体力学(CFD)方法对单个浮体模型所受流荷载进行数值研究,确定符合计算要求的最优网格数量;然后通过计算光伏组件以10行10列(即10×10)方式排布的漂浮方阵在0°～90°流向角下的流荷载,得到该漂浮方阵最大流荷载流向和初步的流荷载分布规律;最后通过对比分别利用3D、2.5D和2D计算方法得到的30×28漂浮方阵流荷载计算结果,完成了195×98漂浮方阵整体流荷载的预测。研究结果显示：1)不同流向角下,0°流向角时漂浮方阵所受的流荷载最大,随着流向角增大流荷载逐渐减小;当流向角为90°时,流荷载达到最小值,仅为0°流向角时的48%左右。2) 0°流向角时,迎流第1行浮体所受流荷载最大,受遮蔽效应影响,后续各行的流荷载逐渐减小。3)漂浮方阵所受流荷载基本不随列变化;30×28漂浮方阵中间某列采用2D和2.5D计算方法得到的漂浮方阵流荷载与采用3D计算方法所得的结果一致。研究成果可为漂浮式光伏电站等类似...     

基于通量差分分裂型上风差分方法求解非定常不可压缩 Navier-Stokes 方程

本文使用通量差分分裂型上风差分格式求解了三维非定常不可压缩 Ｎａｖｉｅｒ Ｓｔｏｋｅｓ方程。采用这种方法，本文首先在绝对和相对两种参考系中数值模拟了低雷诺数非定常条件下平板周期性振荡问题，计算结果与解析解相当吻合；然后数值考察了雷诺数 Ｒｅ ＝ ２００，角速度 ω＝ ０和 ω＝ １ 两种情形下圆柱绕流问题，数值计算所得的阻力系数、升力系数和斯特罗哈数同试验结果完全相符。     

基于SBD的喷水推进船自航性能数值优化研究

为提高喷水推进三体船的自航性能,该文采用基于仿真设计(SBD)方法,结合船体几何重构、CFD水动力预报、试验设计方法、近似模型和粒子群算法等技术搭建了多目标优化框架,对喷水推进三体船进行了“船体+喷泵”自航性能数值优化研究。优化结果表明：在设计速度下,三体船阻力降低3.9%,推进效率提高4.4%;流道进口前型线变平和减小喷水推进器布置距离,有利于喷水推进器推进性能的提高;尾封板向上提升,可使船体阻力下降的同时,增加推进器的推力。该文可以更好地理解船体型线及喷水推进器布置对喷水推进船阻力和推进性能的影响,具有一定的学术科研价值和工程实用价值。     

漂浮式光伏电站漂浮方阵的锚泊计算研究

漂浮式光伏电站通常为漂浮于开阔水面上的矩形方阵。为了保证漂浮式光伏电站的安全性,提高其发电效率,文章对其锚泊问题进行了研究。文章以170 m×170 m漂浮方阵为研究对象。为了解决大型多浮体锚泊力无法直接求解的问题,提出了采用计算流体力学(CFD)方法对漂浮方阵的风载荷、流载荷进行计算。此外,基于刚体化光伏电站漂浮方阵的方法,采用势流理论计算了漂浮方阵的波浪载荷,近似求解了该光伏方阵的锚泊力。最后,基于各个环境载荷,建立锚泊计算简化模型,对漂浮方阵锚泊系统的张力和偏移进行了评估。研究成果为漂浮式光伏电站漂浮方阵锚泊问题的研究提供参考。     

漂浮式光伏电站漂浮方阵流载荷数值计算研究

漂浮式光伏电站具有组件多和规模大的特点,对其流载荷的评估尚未有成熟方法。该文首先以风洞试验对缩尺的部分模型方阵风载荷的CFD计算进行精度验证,然后对170 m×170 m三维漂浮方阵在不同来流角度下所受流载荷进行了计算和分析,获得了流载荷的分布规律。结合典型工况下流载荷CFD的3D计算结果,验证了该文提出的2.5D方法模拟3D计算的合理性。大型漂浮方阵的流载荷研究可先计算2.5D流载荷,再通过3D计算得到的载荷分布规律推算出整个方阵的流载荷。在0.5 m/s流速以上,无量纲的流载荷系数与流速基本无关。     

水面光伏电站环境载荷数值预报方法研究

环境载荷评估的准确性直接关系到水面光伏电站锚固系统设计的安全性和经济性。光伏漂浮方阵组件多、支架结构及排布方式各异、规模日趋庞大,现有相近规范均不能给出令人信服的环境载荷估算结果。本文提出了一套基于多尺度分析的数值计算方法,对风载荷、流载荷和波浪载荷进行了预报。在数值考察验证的基础上对方阵几何模型进行适当简化,将网格单元数控制在2.5亿以内,使大规模数值计算成为可能;从漂浮方阵中摘选不同行列数的子区域,通过彼此对比确认,分析各组件环境载荷随方阵行列的变化规律,完成整体方阵环境载荷的预报。研究结果表明：上游组件对下游组件存在着明显的遮蔽效应,迎风第5行会形成风载荷次峰;方阵内部载荷基本趋于稳定;风、流载荷沿列的分布规律存在明显差异。本研究解决了水面光伏电站多尺度、大规模、无法直接进行建模计算的问题,为水面光伏电站的锚泊设计提供了数据支持。