本文關鍵詞：潮流能水輪機葉片設計及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著傳統(tǒng)能源的消耗和環(huán)境保護要求的增加，作為一種清潔而且儲量充足的可再生能源，許多國家對潮流能的開發(fā)利用也越來越關注。水平軸潮流能水輪機作為常用的捕能裝置，它將潮流能轉化為自身葉輪的動能并帶動發(fā)電機做功發(fā)電。其中，葉片是葉輪的關鍵部件，其性能的好壞直接影響著葉輪的捕能效率，這也使得對葉片的優(yōu)化設計及其性能的分析變得尤為重要。本文參照實驗室現(xiàn)有簡單潮流能水輪機模型，運用數(shù)值模擬和理論計算的方法開展了葉片翼型性能、葉片設計以及葉輪水動力性能與結構性能的分析研究。主要包括以下內容： 首先，綜述了國內外大量的潮流能水輪機研究相關的文獻資料，對世界各國潮流能開發(fā)技術和一些相關工程項目的基本情況進行了介紹； 其次，參照螺旋槳、風力發(fā)電等裝置的葉片設計，基于葉素—動量理論，以達到能量的最大捕獲為目的，得出潮流能水輪機葉片設計的數(shù)學模型，，給出了對葉片進行設計的基本步驟；運用CFD技術預測了葉片翼型水動力性能，探討了邊界層網(wǎng)格劃分對于數(shù)值模擬計算精確性的影響，同時得到其相關的升、阻力系數(shù)與壓力系數(shù)曲線、壓力分布及流線圖，為后期設計葉片奠定基礎； 然后，運用MATLAB軟件計算出葉片各截面翼型的相關參數(shù)，并且對求出的各截面翼型的弦長、扭角進行了修正以使葉片結構能夠光滑過渡；根據(jù)所得葉片結構參數(shù)，分別以翼型前緣和翼型最大厚度為基準，運用SolidWorks軟件建立了兩種葉片幾何模型，同時建立了相應的葉輪幾何模型； 最后，運用CFD方法對兩種葉輪模型在設計流速下工作時的捕能效果進行了探討、對比，獲得捕能效果較優(yōu)的一種葉輪模型，并對其在一定流速范圍內進行了流固耦合分析，得到了相應的功率和軸向推力曲線、捕能系數(shù)和軸向推力系數(shù)曲線；同時，對葉輪結構性能也進行了分析，獲得了葉輪結構的應力及變形分布。這些結果均可以為葉輪結構的設計提供重要的參考依據(jù)。
【關鍵詞】：水平軸潮流能水輪機 翼型 葉片設計 能量最大捕獲 流固耦合分析
【學位授予單位】：浙江海洋學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TK730.3
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 第一章 前言13-26
• 1.1 潮流能研究背景13-15
• 1.2 潮流能發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.3 潮流能利用技術17-22
• 1.3.1 水平軸潮流能水輪機17-20
• 1.3.2 豎軸潮流能水輪機20
• 1.3.3 升力—阻力型潮流能水輪機20-21
• 1.3.4 振蕩式水翼潮流能裝置21-22
• 1.4 潮流能水輪機葉片研究現(xiàn)狀22-24
• 1.4.1 葉片選取的研究23
• 1.4.2 翼型選取的研究23-24
• 1.5 本文主要工作24-26
• 第二章 水平軸潮流能水輪機葉片設計基本理論26-31
• 2.1 動量理論26-27
• 2.2 葉素理論27-28
• 2.3 葉素—動量(BEM)理論28-29
• 2.4 基于BEM理論的葉片設計基本步驟29-30
• 2.5 本章小結30-31
• 第三章 水平軸潮流能水輪機葉片翼型動力特性的研究31-49
• 3.1 翼型的基本理論31-36
• 3.1.1 翼型的基本幾何參數(shù)31-32
• 3.1.2 不同翼型族的介紹32-33
• 3.1.3 翼型的動力特性33-35
• 3.1.4 影響翼型動力性能的因素35-36
• 3.2 運用CFD軟件對翼型動力特性的數(shù)值模擬36-47
• 3.2.1 CFD基本介紹36-37
• 3.2.2 利用CFX對翼型動力特性數(shù)值模擬37-40
• 3.2.3 數(shù)值模擬結果40-47
• 3.3 本章小結47-49
• 第四章 葉片的設計與建模49-55
• 4.1 葉片的設計49-52
• 4.1.1 計算模型及其約束條件49
• 4.1.2 利用已知參數(shù)進行求解49-52
• 4.2 葉片三維實體的建模52-54
• 4.2.1 SolidWorks軟件基本介紹52-53
• 4.2.2 利用SolidWorks軟件進行葉輪建模53-54
• 4.3 本章小結54-55
• 第五章 葉輪捕能效率分析55-62
• 5.1 葉輪效率理論分析55-58
• 5.2 利用CFD方法對葉輪水動力性能的數(shù)值模擬58-61
• 5.2.1 模型的前處理58-59
• 5.2.2 數(shù)值模擬結果與分析59-61
• 5.3 本章小結61-62
• 第六章 葉輪的流固耦合分析62-73
• 6.1 流固耦合分析基礎62-63
• 6.2 ANSYS Workbench基本介紹63
• 6.3 潮流能水輪機葉輪的流固耦合分析63-72
• 6.3.1 計算模型的建立63-65
• 6.3.2 葉輪的單、雙向流固耦合對比分析65-72
• 6.4 本章小結72-73
• 第七章 總結與展望73-75
• 7.1 論文總結73
• 7.2 工作展望73-75
• 參考文獻75-78
• 致謝78-79
• 在讀期間發(fā)表的學術論文及研究成果79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：319741