本文關鍵詞：水平軸海流機葉片與漂浮式支撐的設計與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國海洋大學》 2011年

水平軸潮流水輪機葉片設計和模型試驗研究

王儉超  

【摘要】：潮流能是一種清潔可再生能源,開發(fā)利用正越來越受到人類的重視。水平軸潮流能水輪機(以下簡稱水輪機)是獲取潮流能的常用裝置,它將潮流能轉(zhuǎn)換為水輪機的動能,進而帶動發(fā)電機做功。葉片是水平軸潮流能水輪機的關鍵部件,其性能決定水輪機的轉(zhuǎn)換效率,因而葉片的外形設計和性能研究在水輪機研究中占有重要地位�；谌~片-動量理論的葉片設計方法在螺旋槳、風力機等領域得到廣泛應用。模型試驗測試水輪機的水動力性能,結果直觀、可信度高,是水輪機性能研究的一種重要方法。本文綜合運用數(shù)值模擬和模型試驗方法對葉片翼型性能、葉片設計和水輪機水動力性能進行研究。主要研究內(nèi)容如下: 借鑒螺旋槳、風力機葉片設計原理,基于葉素-動量理論(BEM),綜合考慮葉根葉尖損失,給出了葉片外形設計的數(shù)學模型。以MATLAB為工具計算葉片參數(shù),設計用于模型試驗的葉片結構參數(shù);并對弦長和扭角進行線性化修正,使得葉片光滑過渡,降低葉片加工難度。 計算流體力學(CFD)技術在翼型繞流研究中得到成功應用。本文將CFD技術應用到葉片翼型的水動力性能預測,分析湍流模型對計算精度的影響;對多種不同彎度、厚度翼型進行數(shù)值模擬計算,獲取翼型的水動力特性曲線和相應的流線圖、壓力分布圖,為葉片設計提供升力系數(shù)和最佳攻角等重要數(shù)據(jù)。 基于坐標變換原理,研究將翼型二維坐標離散點轉(zhuǎn)換為葉片三維空間坐標的方法,得到葉片三維離散點坐標;將轉(zhuǎn)換的三維空間坐標,導入Pro/E軟件,建立葉片三維CAD模型;基于快速成型(RP)原理,采用激光選擇性燒結(SLS)工藝快速制作葉片模型,試驗中葉片滿足強度要求。該方法為葉片模型的設計、建模、制作提供了一種新的思路。 建立了水輪機水槽模型試驗系統(tǒng)和水動力學性能測試平臺,探索了一種葉片模型水動力學性能的測試方法。對不同種類葉片分別進行了變槳距角、變?nèi)~片數(shù)量、變流速等大量試驗,獲得了不同工況下水輪機的轉(zhuǎn)速、功率、扭矩等參數(shù)。通過試驗數(shù)據(jù)分析,對水平軸潮流水輪機的水動力學性能及其影響因素有了較全面的認知,為葉片結構優(yōu)化和水輪機工程化應用提供重要的參考依據(jù)。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TK730.32
【目錄】：

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