(3)According to the efficiency equation in Chapter 2, the data of numerical simulation can be processed and we compare the results。 It shows that when the reduced velocity equals to 12。5 and the damping ratio coefficient is 0。081, the efficiency of harvesting energy is highest。

Keywords:VIV; energy-harvesting; efficiency; different cross sections; damping ratio; single-cylinder

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 CFX的设置 17

3。2不同截面的涡激振动响应分析 19

3。2。1圆形截面的涡激振动响应分析 19

3。2。2正方形截面的涡激振动响应分析 20

3。2。3梯形截面的涡激振动响应分析 22

3。2。4三角形截面的涡激振动响应分析 24

3。2。5结果对比与讨论 25

3。3小结 27

第四章 不同参数对涡激振动的影响分析 28

4。1引言 28

4。2不同约化速度对获能效率的影响 29

4。3不同阻尼比对获能效率的影响 30

4。4小结 31

结论与展望 32

结论 32

展望 33

致谢 34

参考文献 35

第一章 绪论

1。1选题背景

随着世界各国经济的高速发展，经济大国包括中国对煤炭、石油等一次性能源的需求越来越大，尽管日趋成熟的开采技术在海洋上崭露头角，为各国提供了大量的新油气资源，但化石能源总量是有限的，同时随着不断被消耗且排放大量的二氧化碳，而日益枯竭，鉴于此，对可再生能源的研究迫在眉睫，来替代不可再生能源，以解决能源危机。论文网

海洋面积大约占整个地球表面的71%，海水中蕴藏着丰富的可再生能源，海洋中可利用的能量远远超过目前世界能源需求的总和。海洋能有多种多样的形式，主要有潮汐能、波浪能、海流能、温差能等等，近些年来，利用海洋能发电的技术得到了快速发展，许多国家的科技研发者开发了各式各样的发电系统，部分已经建造好的试验电站，投入了商业化的营运。与其它海洋能形式相比，潮汐能是一种较易开发的能源形式，把由潮汐能引起的海流往复而带来的动能，转化为能量转换装置内部运动部件的机械能，从而引发发电机进行发电。现在潮汐能的主要发电装置是水流涡轮机，虽然水流涡轮机的使用把潮汐能转化为电能，加以储存，但是根据国内海洋的海流情况，我国海岸线比较漫长，并且我国经济发达地区位于东部沿海地区，需要大量能源消耗，北方沿海地区的流速大约在1m/s，而涡轮机需要2m/s的流速才能产生良好的效益，且温度低易形成冰冻，涡轮机不能工作在没有波浪的冰冻海面上；浙江省、福建省等沿海流速虽可达3m/s以上，但是这些区域海底深度不大，涡轮机外形庞大，需要一定的深度才能很好地运行；美丽富饶的南海区域，经常遭受台风，制造成本高的涡轮机也不适合在这里工作。但是，基于涡激振动的海流能捕获装置，可以在甚至只有0。25m/s的流速下捕获能量，而且几乎不会导致生态不平衡，且不需要太多维修费用。因此，利用涡激振动在海底低流速条件下将海流能转换成绿色清洁能源— —电能，将成为一种重要的可再生能源的捕获方式，对于国内解决能源危机、加快清洁能源开发、发展低碳经济具有重大意义。除此之外，我国正在实施“海洋强国战略”和可再生能源开发等发展战略，所以，对这种重要的海洋资源和清洁能源的开发与利用，是我国和世界上其它国家发展战略的重要组成部分。[1]