单柱体涡激振动海流能捕获效率分析theefficiencyanalysisofharvestingenergyofoce

摘 要摘 要随着全球经济的发展，对能源的需求越来越大，急需寻找可再生能源，替代地球上有限的不可再生能源，以解决能源危机。而海流中蕴藏着丰富的可再生能源，如果这些能源能够被捕获和利用，将会改善不可再生能源日趋枯竭的现状。涡激振动发电装置是通过利用涡激振动效应，捕获海流能的设备，是一种在较低流速条件下的低成本海流能发电方式，该技术的应用成为了当今世界学者们的研究热点。本文主要研究单柱体在海流能捕获能量效率方面的分析，包括理论分析与数值模拟分析，在数值模拟中，本文分别对不同截面形状和不同参数两个影响方面进行研究。本文首先对涡激振动捕获海流能原理进行了理论分析，利用数学方程、能量转化模型，整理出相关的关键参数，建立了获能效率的方程；在数值模拟方面，本文确定了“频锁”范围，选择合适的流速后，计算得出振幅、频率等相关参数，并且结合第二章所建立的方程，将计算结果进行处理。以上为本文主要研究内容的概述，本文的结论包括以下几个方面对单柱体涡激振动捕获能量进行双自由度分析，通过建立的数学模型和公式，本文推导得到了获能效率公式。使用ANSYS软件，在流速
下，通过数值模拟得到单柱体在不同截面形式下的响应情况，分析发现梯形的涡激振动十分不规则，正方形截面形式柱体比圆形、梯形、三角形这三种截面形式下柱体的最大升力和最大拖曳力大；并且得到了各个截面形式下的尾涡模式。利用第二章的获能效率公式，并把数值模拟得到的数据代入比较，发现捕获效率在约化速度
、阻尼比系数
下最大。关键词涡激振动；捕获能量；效率；不同截面形状；阻尼比；单柱体
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2涡激振动发电原理 1
1.3国内外研究现状 3
1.4研究内容和研究方法 5
第二章 涡激振动获能效率原理 7
2.1基本参数 7
2.2基本理论 10
2.2.1控制方程和湍流模型 11
2.2.2柱体的运动方程 13
2.3能量转化模型 14
2.4小结 16
第三章 不同截面对涡激振动的影响分析 17
3.1 数值模拟流程 17
3.1.1几何模型和网格划分 17
3.1.2 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });