【摘要】：為治理環(huán)境污染,近年來我國政府愈加重視對清潔可再生能源的開發(fā)與利用。潮流能作為海洋能的一種,對于我國具有巨大的開發(fā)價值。本文中研究了一種采用雙水翼聯(lián)動振蕩方式的捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng),為未來設(shè)計和開發(fā)潮流發(fā)電裝置提供可靠的理論支持。水翼的振蕩運(yùn)動可分解為垂直方向的升沉運(yùn)動與繞俯仰軸的俯仰運(yùn)動。雙水翼聯(lián)動系統(tǒng)不僅可以將水翼捕獲的水能轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)的機(jī)械能,雙水翼系統(tǒng)的聯(lián)動作用使發(fā)電系統(tǒng)具有良好的自維持與自啟動性能。為了研究雙水翼聯(lián)動系統(tǒng)的性能,本文做了以下研究工作:提出了雙水翼聯(lián)動捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng),并介紹了該系統(tǒng)的基本工作原理與水翼捕能的基本概念,基于CFD技術(shù)探討了水翼水動力性能,根據(jù)分析結(jié)果選擇翼型為NACA0018,折算頻率為0.14、俯仰角為75°作為雙水翼聯(lián)動捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)參數(shù)�；赥heodoersen理論建立了大攻角振蕩水翼水動力性能數(shù)學(xué)計算模型,并在Simulink平臺上設(shè)計仿真模型,基于該模型預(yù)測了 NACA0018水翼的水動力特性,并將結(jié)果與基于Fluent軟件的數(shù)值仿真模型預(yù)測結(jié)果進(jìn)行對比。對比結(jié)果顯示,大攻角振蕩水翼水動力性能數(shù)學(xué)計算模型可以獲得相近與數(shù)值仿真模型的預(yù)測結(jié)果,可用于潮流發(fā)電液壓系統(tǒng)的實時計算水動力系數(shù)與反饋控制。根據(jù)雙水翼聯(lián)動捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)原理設(shè)計了液壓傳動系統(tǒng),在AMESim軟件中構(gòu)建液壓系統(tǒng)模型,并通過數(shù)據(jù)接口與Simulink平臺構(gòu)建了聯(lián)合仿真模型。利用聯(lián)合模型研究了升降液壓缸內(nèi)徑對水翼捕能與液壓系統(tǒng)的影響,通過施加擾動來研究雙水翼聯(lián)動系統(tǒng)的自維持性能。當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)捕能功率為2kW,振蕩周期T=2s,弦長與升沉運(yùn)動幅值為0.5m,對于升降液壓缸內(nèi)徑為25mm、30mm與35mm三組模型,內(nèi)徑越小,系統(tǒng)捕能效率、傳動效率越高。D=30mm模型可獲得28.73%捕能效率與69.83%傳動效率;對水翼振蕩過程施加持續(xù)時間為半個周期和一個周期,幅值為最大升力的擾動力,結(jié)果顯示在正擾動與負(fù)擾動下,雙水翼聯(lián)動系統(tǒng)均能在3個周期后恢復(fù)正常振蕩運(yùn)動。
[Abstract]:In order to control environmental pollution, our government has paid more and more attention to the development and utilization of clean and renewable energy in recent years. As a kind of ocean energy, tidal current energy has great development value for our country. In this paper, a kind of capture power generation system with two hydrofoil linkage oscillations is studied, which provides reliable theoretical support for the design and development of power flow generator in the future. The oscillatory motion of hydrofoil can be divided into vertical heave motion and pitching motion around pitching axis. The hydrofoil linkage system can not only convert the hydrodynamic energy captured by the hydrofoil into the mechanical energy of the generator, but also make the power generation system have good self-sustaining and self-starting performance. In order to study the performance of the dual hydrofoil linkage system, the following research work is done in this paper: a dual hydrofoil coupled capture power generation system is proposed, and the basic working principle and the basic concept of the hydrofoil energy capture system are introduced. The hydrodynamic performance of hydrofoil is discussed based on CFD technology. According to the analysis results, the airfoil is selected as NACA0018, the conversion frequency is 0.14 and the pitch angle is 75 擄as the basic parameters for the design of the combined capture tidal current generation system with double hydrofoil. Based on Theodoersen theory, a mathematical model of hydrodynamic performance of hydrofoil with large angle of attack is established, and a simulation model is designed on Simulink platform. Based on the model, the hydrodynamic characteristics of hydrofoil NACA0018 are predicted. The results are compared with the prediction results of the numerical simulation model based on fluent software. The results show that the mathematical model of hydrodynamic performance of oscillating hydrofoil with large angle of attack can be used to calculate hydrodynamic coefficient and feedback control in real time. The hydraulic transmission system is designed according to the principle of the dual hydrofoil coupled capture power generation system. The hydraulic system model is constructed in the AMESim software, and the joint simulation model is constructed by the data interface and the Simulink platform. The joint model is used to study the influence of the inner diameter of the lifting hydraulic cylinder on the hydrofoil energy capture and hydraulic system, and the self-sustaining performance of the hydrofoil linkage system is studied by applying disturbance. When the power of generating system is 2 kW, the oscillation period is TX 2 s, the amplitude of chord length and heave motion is 0.5 m, for the three groups of models, the inner diameter of the lifting hydraulic cylinder is 25mm / 30mm and 35mm, the smaller the inner diameter, the more the system's energy capture efficiency. The higher the transmission efficiency is, the 28.73% energy capture efficiency and 69.83% transmission efficiency can be obtained, and the disturbance force with half period and one period is applied to the hydrofoil oscillation process, and the amplitude is the maximum lift force. The results show that under the positive and negative disturbances, the maximum lift force is applied to the hydrofoil oscillation process. The dual hydrofoil linkage system can return to normal oscillatory motion after 3 cycles.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P743.3

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本文編號：2135767