為擴大對潮流能可再生能源的利用,降低對石化能源的消耗,改善生態(tài)環(huán)境,文章以減小葉片運動阻力和提高水輪機獲能效率為目的,提出了葉片姿態(tài)可變水輪機設(shè)計方案,借助數(shù)值模擬和模型實驗的方法對水輪機運行過程進(jìn)行分析研究,發(fā)現(xiàn)和掌握了水輪機的基本運行規(guī)律和水動力學(xué)性能。提出了新型水輪機的設(shè)計方案,對葉片運動與受力情況進(jìn)行了初步分析。新的設(shè)計方案在水輪機6片活動葉片之間增加了連桿機構(gòu),葉片能利用潮流的作用力自動調(diào)整姿態(tài)變化,使順流區(qū)葉片直立獲能,逆流區(qū)葉片翻倒貼向輪轂,保證葉輪單邊受力,獲得更大的轉(zhuǎn)動力矩,獲取更多潮流能量。探討了影響水輪機水動力學(xué)性能的主要因素:葉片的有效打開高度決定了葉輪迎流面積的大小,是影響水輪機性能的重要因素;葉尖速比體現(xiàn)了水輪機將來流速度轉(zhuǎn)化為葉輪轉(zhuǎn)速的能力,是反映水輪機性能的一個重要參數(shù)。采用流固耦合的數(shù)值模擬方法研究了葉片姿態(tài)可變?nèi)~輪機構(gòu)的水動力學(xué)性能。根據(jù)相似準(zhǔn)則確定了工程樣機和數(shù)值模擬模型的長度比尺和來流速度的縮放關(guān)系,選取動網(wǎng)格的方法處理運動邊界問題,建立了水輪機水動力學(xué)數(shù)學(xué)模型。通過模擬不同工況條件下葉輪的運行過程,研究和發(fā)現(xiàn)了葉片的基本開-合規(guī)律:水輪機任一葉...

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 潮流能水輪機的研究背景及意義
    1.2 潮流能水輪機的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 理論研究現(xiàn)狀
        1.2.2 數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
        1.2.3 實驗研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
        1.3.1 課題來源
        1.3.2 研究內(nèi)容
第2章 葉片姿態(tài)可變潮流能水輪機的工作原理
    2.1 設(shè)計方案
    2.2 工作原理
    2.3 葉片運動分析
        2.3.1 葉輪與葉片的運動周期
        2.3.2 葉片運動狀態(tài)分析
    2.4 反映水輪機水動力學(xué)性能的主要指標(biāo)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 葉輪機構(gòu)水動力學(xué)性能的數(shù)值模擬
    3.1 葉輪機構(gòu)原型與模型的相似轉(zhuǎn)換
    3.2 數(shù)值模擬方法
        3.2.1 流固耦合分析
        3.2.2 運動邊界的處理方法
        3.2.3 網(wǎng)格劃分
        3.2.4 模型處理
    3.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析
        3.3.1 葉輪機構(gòu)啟動及運行轉(zhuǎn)速的變化趨勢
        3.3.2 葉片的開-合規(guī)律
        3.3.3 獲能效率隨著阻力矩和葉尖速比變化的規(guī)律
        3.3.4 流道截面積改變量對葉輪獲能效率的影響
    3.4 本章小節(jié)
第4章 樣機性能實驗研究
    4.1 實驗?zāi)康?br>    4.2 實驗原理和測試方法
        4.2.1 實驗原理
        4.2.2 測試方法
    4.3 實驗裝置和設(shè)備
        4.3.1 實驗裝置
        4.3.2 實驗設(shè)備
    4.4 實驗內(nèi)容
        4.4.1 參數(shù)調(diào)節(jié)
        4.4.2 測試內(nèi)容
        4.4.3 實驗步驟
        4.4.4 對實驗誤差的分析預(yù)測
    4.5 實驗結(jié)果的分析研究
        4.5.1 求取實驗誤差的修正系數(shù)
        4.5.2 對水輪機轉(zhuǎn)速和扭矩分析
        4.5.3 水輪機葉片運動過程分析
        4.5.4 水輪機水動力學(xué)性能分析
        4.5.5 增加導(dǎo)流結(jié)構(gòu)后水動力學(xué)性能分析
    4.6 本章小節(jié)
第5章 聚能導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 聚能導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案
        5.2.1 聚能導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的設(shè)計思路
        5.2.2 聚能導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的主要設(shè)計參數(shù)
    5.3 聚能導(dǎo)流結(jié)構(gòu)水動力學(xué)特性的模擬方法
        5.3.1 數(shù)值模擬方法
        5.3.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
        5.3.3 模擬有效性驗證
    5.4 對聚能導(dǎo)流罩設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化分析
        5.4.1 凹面增速段線型結(jié)構(gòu)選擇
        5.4.2 導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化
        5.4.3 導(dǎo)流罩安裝參數(shù)的優(yōu)化
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作及結(jié)論
    6.2 主要創(chuàng)新點
    6.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
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本文編號：3751956