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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 工程科學及海洋工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/57785
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor邱逢琛
dc.contributor.authorChih-Wei Changen
dc.contributor.author張致瑋zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-16T07:03:32Z-
dc.date.available2016-08-11
dc.date.copyright2014-08-11
dc.date.issued2014
dc.date.submitted2014-07-14
dc.identifier.citation1. 陳發林.(2009年1月):(黑潮發電 台灣能源救世主?) 《聯合報》,from http://mail1.ctsh.mlc.edu.tw/~ctsh_h/cthchem/psweb/newspaper/ocean_current_power.html
2. 萬機鋼鐵.(2014) from http://www.wanchi.com.tw/about.aspx
3. 日本財團法人機械系統振興協會.(2010):(Mega W級海流發電系統實用化之可行性研究報告書) 。
4. NEDO.(2014年6月) from http://www.nedo.go.jp/english/index.html
5. Minesto.(2014年6月) from http://www.minesto.com.
6. Fehlberg, E. (1968). Classical fifth-,sixth-,seventh-,and eighth-order Funge-Kutta formulas with stepsize control.
7. 維基百科.(2014年6月)from http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%BB%91%E6%BD%AE
8. 邱逢琛 (2014):(黑潮能源開發的課題與展望),《機械月刊》。
9. 王威翔 (2014):《20kW級浮游式黑潮發電渦輪機轉子葉片設計之研究》國立台灣大學工程科學及海洋工程研究所碩士論文。
10. 黃聖翔 (2013):《浮游式海流渦輪機錨繫狀態下之繫纜張力分析》國立台灣大學工程科學及海洋工程研究所碩士論文。
11. Fluent Version 13 User's Guide.(2013)
12. Simms, D. A., Schreck, S., Hand, M., and Fingersh, L., J.,“NREL Unsteady Aerody- namics Experiment in the NASA- Ames Wind Tunnel: A Comparison of Predictions to Measurements' NREL/TP-500-29494, June 2001.
13. AIRFOIL.(2014年6月) from http://airfoiltools.com/airfoil/.
14. 徐華舫 (1982):《空氣動力學基礎》,國防工業出版社
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/57785-
dc.description.abstract為開發黑潮發電以擷取可觀之海洋再生能源,如何將水下浮游式海流渦輪機組錨繫於深水海底而能穩定浮游並發電,並能有效控制其位置以供維修或避險,將成為這項技術最大的挑戰之一。為能控制浮游式海流渦輪機於設定水深,並於必要時能浮出水面或深潛,其系統外觀將如一般水下載具,包含壓艙水控制功能之翼形浮體(Foil Float)、直柱(Vertical Support)、橫樑(Cross Beam)、內藏直驅式永磁發電機的機艙(Nacelle)、平軸左右對轉轉子葉片(Rotor Blades)等元件組成;此外藉由纜與錨所構成的錨繫系統將之固定於海底。本研究在於探討浮游式海流渦輪機在不同流速及相對應轉速下所受之升阻力,再搭配繫纜程式模擬海流渦輪機在水下的位置,而海流渦輪機之流體動力計算是應用CFD軟體ANSYS-FLUENT進行。本研究以海流流速0.25m/s~2.0m/s時,以額定輸出20kW為目標之機組系統為例進行探討,且一機組是由左右配置而對轉的葉片所組成,由此機組去探討在不同流速及轉速下所受之升阻力及繫纜張力。zh_TW
dc.description.abstractIn responds to the growing needs of energy and the drive to develop renewable power nowadays, we are dedicating to develop the Floating Kuroshio Turbine (FKT), which is a device used to extract energy from Kuroshio Current. In order to apply this technique to practical application, how to anchor the floating marine current turbine and run steadily under the deep water seabed, and how to efficiently control its position for maintenance and risk avoidance are going to be the biggest challenges.
The system appearance is similar to a regular underwater vehicle which composed of a Foil Float that has ballasting water control, Vertical Supports, Cross Beams, Nacelles that each has a direct-drive permanent magnet generator inside, and Rotor Blades. In the present study, we take a turbine set composed of counter rotating twin rotors that has rated power output of 20kW as an example to discuss. The ocean current speed is between 0.25m/s and 2.0m/s. We mainly discuss the corresponding lift and drag when the floating marine current turbine encounter different current speed and blades rpm; plus, collocating with mooring cable program to simulate the underwater position of the turbine. The CFD software, ANSYS-FLUENT, is adopted to deal with the hydrodynamic calculation of the turbine.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-16T07:03:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1
ntu-103-R01525066-1.pdf: 2783251 bytes, checksum: 3533f51f8b14ff9403adb2dba2b436b1 (MD5)
Previous issue date: 2014
en
dc.description.tableofcontents誌謝………………………………………………………………………Ⅰ
摘要……………………………………………………………………… Ⅱ
Abstract………………………………………………………………… Ⅲ
第一章 緒論……………………………………………………………………………1
1-1 潮流及海流發電研發現況回顧………………………………………1
1-2 黑潮概述………………………………………………………………3
1-3 研究背景與動機………………………………………………………4
1-4 研究目的與方法………………………………………………………5
1-5 本文架構概述…………………………………………………………6
第二章 浮游式黑潮渦輪發電機規格設定………………………………8
2-1 渦輪機功率選擇…………………………………………………8
2-2 20kW渦輪機規格……………………………………………………8
第三章 海流發電渦輪機全機組流體動力分析方法概述……………10
3-1網格生成及品質………………………………………………………10
3-1-1網格產生方式………………………………………………………10
3-1-2數值擴散……………………………………………………………10
3-1-3網格品質……………………………………………………………10
3-2紊流模型………………………………………………………………11
3-2-1 Realizable k-ε 紊流模型……………………………………11
3-2-2紊流強度……………………………………………………………11
3-3 數值計算方法………………………………………………………12
3-3-1 有限體積法………………………………………………………12
3-3-2 流場壓力速度耦合求解…………………………………………12
3-3-3 網格獨立性驗證…………………………………………………13
3-3-4 計算例驗證………………………………………………………13
第四章 20kW FKT全機組流體動力及功率計算………………………21
4-1 20kW FKT 渦輪發電機機組外型……………………………………21
4-2 發電機特性…………………………………………………………23
4-3葉片翼型 ……………………………………………………………24
4-4全機組流體動力及功率………………………………………………25
4-4-1 轉子葉片設計……………………………………………………25
4-4-2 轉子葉片單獨性能數值計算……………………………………29
4-4-3 渦輪發電機與葉片轉子匹配及單獨的輸出功率曲線…………30
4-4-4 全機組流體動力之網格獨立性驗證及計算域驗證……………32
4-4-5 全機組流體動力…………………………………………………35
第五章 繫纜狀態下20kW FKT 位置及繫纜張力分析 ………………43
5-1纜繩數值方法及基本假設…………………………………………43
5-2 FKT各流速下的相繫點張力及角度…………………………………45
5-2-1 整體FKT之靜浮力預估……………………………………………45
5-2-2 FKT各流速下的相繫點張力及角度………………………………46
5-3 纜繩長度假設及選擇………………………………………………47
5-3-1 各流速浮游於水下25m時纜繩長度………………………………47
5-3-2 渦輪機鎖死時受力及纜繩位置…………………………………47
5-4 FKT之繫纜位置及纜繩張力…………………………………………50
第六章 結論與展望……………………………………………………54
參考文獻…………………………………………………………………55
附錄………………………………………………………………………56
dc.language.isozh-TW
dc.subject繫纜zh_TW
dc.subject海流渦輪機zh_TW
dc.subject流體動力係數zh_TW
dc.subject浮游式黑潮發電機zh_TW
dc.subject計算流體力學zh_TW
dc.subjectMarine Current Turbineen
dc.subjectMooring Lineen
dc.subjectHydrodynamic Coefficienten
dc.subjectCFDen
dc.subjectFloating Kuroshio Turbineen
dc.title20kW級浮游式黑潮發電渦輪機流體動力分析zh_TW
dc.titleOn the hydrodynamic analysis of a 20 kW Floating Kuroshio Turbineen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear102-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee郭振華,陳建宏,辛敬業,郭真祥
dc.subject.keyword海流渦輪機,繫纜,流體動力係數,計算流體力學,浮游式黑潮發電機,zh_TW
dc.subject.keywordMarine Current Turbine,Mooring Line,Hydrodynamic Coefficient,CFD,Floating Kuroshio Turbine,en
dc.relation.page69
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2014-07-14
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept工程科學及海洋工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:工程科學及海洋工程學系

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