книги / 173
.pdf
Всвязи с этим одним из основных вопросов при проектировании приливных энергоузлов является выяснение того, как плотина будут влиять на резонансные условия в бассейне. Анализ резонансных условий достаточно сложен из-за постоянно меняющейся топологии дна и береговой линии заливов и эстуариев. При этом необходимо проводить моделирование природных условий в лабораторных волновых бассейнах с использованием соответствующей техники масштабирования и путем теоретического анализа.
При подходящих условиях высота прилива может усиливаться до 10 м. Малопригодными для размещения ПЭС считаются заливы и эстуарии, высота прилива в которых не превышает 3-4 м. Но независимо от этого во всех случаях требуется тщательный анализ местных условий.
Вданной практической работе производится всего лишь прикидочный расчет. На практике эстуарии и заливы не имеют таких однозначно определенных размеров, какие использованы ниже в примере. Поэтому анализ резонансных условий сильно усложняется.
Поднятую на максимальную высоту во время прилива воду можно отделить от моря плотиной в бассейне площадью Ω. Если затем во время отлива пропустить эту массу воды через турбины, то можно получить мощность N , Вт:
N = |
ρgΩR2 |
(4.1) |
|
2 |
|||
|
|
где ρ - плотность воды, кг/м3; R - перепад уровней, м; Ω - площадь приливного бас-
сейна, м2. В рамках данной практической работы плотность морской воды принима-
ется равной 1025 кг/м3. |
|
Приливная волна, являясь длинной, движется со скоростью: |
|
cф = gH |
(4.2) |
где H - глубина залива, м.
Известно, что резонанс для приливной волны, надвигающейся со стороны открытого моря, наступает при условиях, когда
L = |
jλ |
(4.3) |
|
4 |
|||
|
|
21
где j - нечетное целое число; L - протяженность залива в сторону материка, м; λ- длина волны вынужденных колебаний в открытом море, м.
Соответствующая резонансная частота fr , с-1, и период Тr, с, связаны между собой следующим образом:
fr = |
1 |
= |
cф |
|
. |
|
(4.4) |
||
|
Tr |
λ |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Отсюда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T = |
λ |
|
= |
|
4L |
. |
(4.5) |
||
|
|
|
|
||||||
r |
cф |
|
|
j gH |
|
||||
|
|
|
|
||||||
Далее в соответствии с (4.5) получаем условие возникновения резонанса приливной волны в данном бассейне
|
L |
= |
jTr g |
. |
|
(4.6) |
|
|
H |
|
|
||||
|
4 |
|
|
|
|||
Полусуточный период прилива равен 12 ч 25 мин (44 700 с), таким образом, |
|||||||
для случая j=1 (основная гармоника) резонанс наступает, когда |
L |
≈35 000 м0,5 |
|||||
H |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
Цель работы: изучить методику определения возможного резонанса в заливе и способ определения максимально возможной снимаемой мощности приливной электростанции за один цикл прилив-отлив.
Исходные данные: картографические материалы, выданные каждому студенту преподавателем.
Порядок выполнения работы.
По картам, выданным преподавателем каждому студенту, определить глубину залива H, м; длину протяженности залива вглубь материковой зоны L, м; площадь возможного приливного бассейна Ω, м2. Результаты измерений занести в таблицу
4.1.
Таблица 4.1 - Протокол измерений и результатов
Месторасположение |
L, м |
H, м |
Ω, м2 |
сф, м/с |
j |
R, м |
N, Вт |
|
створа ПЭС |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22
Далее определить скорость движения приливной волны сф.
Из условия возникновения резонанса (4.3 – 4.6) в заливе определить, есть ли соответствующие условия в данном заливе
j = |
|
4L |
, |
(4.7) |
|
T |
gH |
||||
|
|
|
где период полусуточного прилива T = 44 700 с.
Затем определить максимально возможную мощность N в одном цикле ПЭС (прилив-отлив). Перепад уровней R при нечетном целом значении j принимается 8 м, при нечетном с дробной частью - 4 м, при четных значениях j створы ПЭС исключаются из дальнейшего анализа как неперспективные.
Пользуясь полученными результатами, провести анализ возможности строительства ПЭС в рассматриваемом заливе. По результатам проведенного анализа сделать выводы и составить отчет.
23
Приложения
24
Таблица А.1 – Варианты расчетного задания к практической работе 1
№ варианта |
Vw , м/с |
t, мин. |
1 |
4,5 |
395 |
2 |
4,6 |
385 |
3 |
4,8 |
365 |
4 |
5,0 |
355 |
5 |
5,3 |
345 |
6 |
5,6 |
200 |
7 |
5,9 |
205 |
8 |
6,2 |
210 |
9 |
6,5 |
220 |
10 |
6,8 |
225 |
11 |
7,2 |
230 |
12 |
7,5 |
240 |
13 |
7,9 |
245 |
14 |
8,3 |
250 |
15 |
8,6 |
260 |
16 |
9,0 |
270 |
17 |
9,4 |
280 |
18 |
9,8 |
290 |
19 |
10,1 |
295 |
20 |
10,5 |
305 |
21 |
10,9 |
315 |
22 |
11,3 |
320 |
23 |
11,7 |
330 |
24 |
12,1 |
340 |
25 |
12,5 |
350 |
26 |
12,9 |
360 |
27 |
13,3 |
370 |
25
Таблица Б.1 – Исходные данные для выполнения практической работы 2
№ варианта |
H0 , м |
λ0 , м |
h0 , м |
1 |
27,0 |
300 |
2,10 |
2 |
29,0 |
320 |
1,80 |
3 |
31,0 |
340 |
1,15 |
4 |
35,0 |
380 |
1,45 |
5 |
35,0 |
390 |
1,15 |
6 |
37,0 |
410 |
0,95 |
7 |
39,0 |
430 |
0,85 |
8 |
40,0 |
440 |
1,10 |
9 |
45,0 |
500 |
1,35 |
10 |
41,0 |
450 |
1,15 |
11 |
40,0 |
440 |
1,20 |
12 |
39,0 |
430 |
1,00 |
13 |
49,0 |
540 |
2,30 |
14 |
48,0 |
530 |
1,35 |
15 |
47,0 |
520 |
1,40 |
16 |
46,0 |
510 |
1,45 |
17 |
45,0 |
490 |
1,55 |
18 |
43,0 |
470 |
2,60 |
19 |
51,0 |
560 |
1,90 |
20 |
50,0 |
550 |
1,95 |
21 |
48,0 |
530 |
2,00 |
22 |
54,0 |
590 |
1,85 |
23 |
45,0 |
490 |
2,25 |
24 |
51,0 |
560 |
1,50 |
25 |
53,0 |
580 |
1,40 |
26 |
44,0 |
480 |
1,75 |
27 |
42,0 |
460 |
1,90 |
26
Таблица В.1 – Исходные данные для выполнения практической работы 3
№ варианта |
Vw , м/с |
ϕ , ° с.ш. |
1 |
2,4 |
14 |
2 |
3,0 |
17 |
3 |
3,9 |
19 |
4 |
4,5 |
21 |
5 |
5,1 |
24 |
6 |
5,6 |
26 |
7 |
6,0 |
28 |
8 |
6,4 |
30 |
9 |
6,8 |
33 |
10 |
7,1 |
35 |
11 |
7,4 |
37 |
12 |
7,7 |
40 |
13 |
8,0 |
42 |
14 |
8,3 |
44 |
15 |
8,5 |
47 |
16 |
8,8 |
49 |
17 |
9,0 |
51 |
18 |
9,2 |
53 |
19 |
9,4 |
56 |
20 |
9,6 |
58 |
21 |
9,9 |
60 |
22 |
10,0 |
63 |
23 |
10,2 |
65 |
24 |
10,4 |
67 |
25 |
10,6 |
70 |
26 |
10,8 |
72 |
27 |
11,0 |
74 |
27