發(fā)展清潔可再生能源是滿足經(jīng)濟發(fā)展的能源需求,改善能源消費結(jié)構(gòu)的必由之路,我國潮流能資源豐富,開發(fā)潮流能具有重要意義。液態(tài)金屬磁流體發(fā)電技術(shù)應用于潮流能捕獲裝置,能夠取代傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機,減少能量轉(zhuǎn)換過程,大幅簡化裝置結(jié)構(gòu)。本文重點研究液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機理,探索基于Fluent軟件的數(shù)值模擬方法,分析發(fā)電通道特性,對雙通道聯(lián)動液態(tài)金屬磁流體發(fā)電進行研究。首先,基于基本假設,耦合流體力學方程與電磁學方程,建立液態(tài)金屬磁流體控制方程;針對電流密度矢量的求解給出誘導磁場法和電勢法兩種方法;通過對霍爾參數(shù)的估算,確定采用連續(xù)電極法拉第型液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機。然后,建立三維矩形截面發(fā)電通道模型,基于Fluent軟件MHD模塊,分別選用誘導磁場法和電勢法研究空載特性和負載特性,采用修正的κ-ε湍流模型和SIMPLE算法進行求解,并通過兩個文獻算例驗證了數(shù)值模擬方法的正確性;而后從能量結(jié)構(gòu)推算出發(fā)電功率與效率。其次,定義速度剖面波動程度和端部效應影響因子,分析磁感應強度、入口速度、通道寬度和相互作用參數(shù)等對液態(tài)金屬磁流體發(fā)電通道的動力學及電磁學特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:通道參數(shù)改變,速度剖面波動... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 液態(tài)金屬磁流體發(fā)電研究概況
        1.2.1 磁流體發(fā)電
        1.2.2 熱力學循環(huán)液態(tài)金屬磁流體發(fā)電
        1.2.3 直接驅(qū)動式液態(tài)金屬磁流體發(fā)電
    1.3 液態(tài)金屬磁流體發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究進展
        1.3.1 發(fā)電通道特性
        1.3.2 研究方法
    1.4 研究內(nèi)容及意義
第2章 液態(tài)金屬磁流體發(fā)電理論
    2.1 液態(tài)金屬磁流體發(fā)電基本原理
    2.2 液態(tài)金屬磁流體控制方程
        2.2.1 基本假設
        2.2.2 控制方程
        2.2.3 邊界條件
    2.3 電流密度矢量求解方程
        2.3.1 誘導磁場法
        2.3.2 電勢法
    2.4 相似參數(shù)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 液態(tài)金屬磁流體發(fā)電數(shù)值模擬方法
    3.1 Fluent MHD模塊介紹
    3.2 計算模型
        3.2.1 物理模型與網(wǎng)格劃分
        3.2.2 參數(shù)設置
    3.3 數(shù)值模擬方法驗證
        3.3.1 Hunt算例
        3.3.2 Kobayashi算例
    3.4 發(fā)電參數(shù)計算
        3.4.1 電學參數(shù)
        3.4.2 能量結(jié)構(gòu)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 液態(tài)金屬磁流體發(fā)電通道特性分析
    4.1 通道參數(shù)
    4.2 動力學特性分析
        4.2.1 磁感應強度
        4.2.2 入口速度
        4.2.3 通道寬度
        4.2.4 相互作用參數(shù)
    4.3 電磁學特性分析
        4.3.1 感應電動勢
        4.3.2 端部效應
        4.3.3 電磁功率及效率
        4.3.4 負載特性
    4.4 本章小結(jié)
第5章 雙通道聯(lián)動液態(tài)金屬磁流體發(fā)電研究
    5.1 雙聯(lián)動液態(tài)金屬磁流體發(fā)電介紹
    5.2 雙通道仿真模型
    5.3 直流雙發(fā)電通道特性
        5.3.1 空載特性
        5.3.2 負載特性
    5.4 交流雙聯(lián)動發(fā)電通道的運行特性
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
攻讀學位期間取得的學術(shù)成果
致謝
學位論文評閱及答辯情況表


【參考文獻】：
期刊論文
[1]兩相流磁流體發(fā)電機的性能研究[J]. 曹嘉彬,黃護林,朱桂平,李林永,李來.  機械工程學報. 2018(08)
[2]潮流能研究現(xiàn)狀2015——水動力學[J]. 張亮,尚景宏,張之陽,姜勁,王曉航.  水力發(fā)電學報. 2016(02)
[3]液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機中固液金屬界面接觸電阻的研究[J]. 劉艷嬌,夏琦,李然,趙凌志,彭燕.  電測與儀表. 2014(22)
[4]潮流能研究現(xiàn)狀2013[J]. 張亮,李新仲,耿敬,張學偉.  新能源進展. 2013(01)
[5]新型液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機的等效電路模型[J]. 趙凌志,彭燕,沙次文,李然,許玉玉,李建,劉保林.  電力自動化設備. 2011(12)
[6]基于波浪能轉(zhuǎn)換的液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機的性能分析(英文)[J]. 肖騰,彭燕,趙凌志,許玉玉,劉保林,李建,李然.  現(xiàn)代科學儀器. 2011(03)
[7]一種閥式磁流體波浪能直接發(fā)電系統(tǒng)的研究[J]. 李建,趙凌志,劉保林,彭燕,沙次文,許玉玉,李然.  機床與液壓. 2010(16)
[8]海洋能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景[J]. 游亞戈,李偉,劉偉民,李曉英,吳峰.  電力系統(tǒng)自動化. 2010(14)
[9]淺析磁流體發(fā)電技術(shù)[J]. 孔慶毅,李淑英,李曉明.  東北電力技術(shù). 2009(09)
[10]磁流體發(fā)電技術(shù)的回顧與展望[J]. 楊愛勇,王心亮,顧■.  煤氣與熱力. 2003(01)

碩士論文
[1]雙水翼聯(lián)動捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)設計與水動力分析[D]. 黃鳳躍.山東大學 2017
[2]液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機優(yōu)化設計[D]. 曹嘉彬.南京航空航天大學 2017



本文編號：3201743