發(fā)布時(shí)間：2017-10-31 10:36

  本文關(guān)鍵詞：懸浮式水平軸潮流能水輪機(jī)的水動(dòng)力性能分析

  更多相關(guān)文章： 潮流能水輪機(jī) 流固耦合 壓力脈動(dòng) 疲勞壽命 優(yōu)化設(shè)計(jì)

【摘要】：本文以一種新型懸浮式軸流潮流能水輪機(jī)結(jié)構(gòu)為研究,基于商業(yè)軟件ANSYS Workbench平臺(tái)的多個(gè)模塊,設(shè)計(jì)計(jì)算流程,分析水輪機(jī)葉輪的流-固耦合方法和參數(shù)化設(shè)計(jì)方法,重點(diǎn)研究了水輪機(jī)葉片的壓力脈動(dòng)、葉輪疲勞和水輪機(jī)葉輪的優(yōu)化這三方面。首先,基于單、雙向流固耦合方法,對(duì)水平軸潮流能水輪機(jī)的葉輪實(shí)施三維數(shù)值模擬。以研究水輪機(jī)周圍流場(chǎng)的非定常流動(dòng),得出在三種不同工況下水輪機(jī)葉輪的應(yīng)變特征、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水壓力脈動(dòng)特性和頻域振動(dòng)特性。其次,基于ANSYS Workbench平臺(tái)并利用流固耦合方法與疲勞壽命仿真相結(jié)合的方式,來(lái)綜合分析水輪機(jī)葉片的疲勞壽命,大大簡(jiǎn)化了疲勞壽命計(jì)算的復(fù)雜步驟。流固耦合方法使流體與固體之間可以通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行相互傳遞,從根本上解決了在曲面的葉片上加載疲勞載荷時(shí)的困難,減小了利用等效替代方法計(jì)算疲勞載荷時(shí)所帶來(lái)的誤差。提取瞬態(tài)過(guò)程中水輪機(jī)葉片上的危險(xiǎn)點(diǎn)的動(dòng)應(yīng)力隨時(shí)間變化的歷程,再將其轉(zhuǎn)化為等效應(yīng)力之后加載為動(dòng)應(yīng)力時(shí)間歷程進(jìn)行求解計(jì)算。最后,把水輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣矩、轉(zhuǎn)速、與來(lái)流速度通過(guò)優(yōu)化算法結(jié)合起來(lái)綜合計(jì)算,為水輪機(jī)的設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。同時(shí)可從整體上優(yōu)化水輪機(jī)能量利用效率,使其效率最大化,降低水輪機(jī)的使用成本,提高懸浮式水平軸潮流能水輪機(jī)整體性能的競(jìng)爭(zhēng)力。
【關(guān)鍵詞】：潮流能水輪機(jī) 流固耦合 壓力脈動(dòng) 疲勞壽命 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：浙江海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK730.1
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 研究背景12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 水輪機(jī)相關(guān)研究的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 目的與意義16-17
• 1.4 工作內(nèi)容17-19
• 第二章 水平軸水輪機(jī)理論基礎(chǔ)19-39
• 2.1 水平軸水輪機(jī)的工作原理19-21
• 2.1.1 水平軸水輪機(jī)葉輪的捕能原理19-21
• 2.2 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法21-23
• 2.2.1 質(zhì)量守恒定律21-22
• 2.2.2 動(dòng)量守恒定律22
• 2.2.3 能量守恒定律22-23
• 2.3 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算方法23-24
• 2.3.1 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)方程23
• 2.3.2 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析理論23-24
• 2.4 流固耦合理論24-27
• 2.4.1 ANSYS流固耦合分析24-25
• 2.4.2 基于ANSYS流固耦合實(shí)現(xiàn)方法25
• 2.4.3 單向流固耦合25-26
• 2.4.4 雙向流固耦合26-27
• 2.5 時(shí)域與頻域求解27-29
• 2.6 葉輪疲勞分析的理論基礎(chǔ)29-35
• 2.6.1 疲勞分析理論的基本概述29-30
• 2.6.2 疲勞分析的設(shè)計(jì)方法30-35
• 2.7 水輪機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)35-39
• 2.7.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)軟件與工作環(huán)境的介紹35
• 2.7.2 優(yōu)化方法與CAE35-37
• 2.7.3 AWE環(huán)境下優(yōu)化的特點(diǎn)37-39
• 第三章 潮流能水輪機(jī)葉輪壓力脈動(dòng)特性分析39-55
• 3.1 引言39-40
• 3.2 水輪機(jī)模型的建立40-41
• 3.3 計(jì)算模型建立41-42
• 3.3.1 網(wǎng)格建立與邊界條件的設(shè)定41-42
• 3.3.2 計(jì)算求解42
• 3.4 計(jì)算結(jié)果分析42-54
• 3.4.1 應(yīng)變結(jié)果分析42-43
• 3.4.2 應(yīng)力結(jié)果分析43-45
• 3.4.3 壓力脈動(dòng)分析45
• 3.4.4 葉片正面的壓力脈動(dòng)分析45-49
• 3.4.5 葉片背面的壓力脈動(dòng)分析49-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第四章 潮流能水輪機(jī)葉輪疲勞分析55-62
• 4.1 引言55-56
• 4.2 葉輪疲勞分析的求解設(shè)定56-61
• 4.2.1 疲勞載荷的加載56-57
• 4.2.2 疲勞載荷時(shí)間歷程的加載57
• 4.2.3 疲勞分析的計(jì)算求解57-58
• 4.2.4 疲勞壽命計(jì)算的結(jié)果分析58-61
• 4.3 本章小節(jié)61-62
• 第五章 潮流能水輪機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)62-70
• 5.1 引言62-63
• 5.2 水輪機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型的建立63-65
• 5.2.1 水輪機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊的建立63-64
• 5.2.2 水輪機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的網(wǎng)格劃分64
• 5.2.3 水輪機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)邊界條件的設(shè)置64-65
• 5.3 水輪機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果分析65-69
• 5.3.1 速度與各參數(shù)的優(yōu)化關(guān)系65-66
• 5.3.2 轉(zhuǎn)速與各參數(shù)的優(yōu)化關(guān)系66-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 總結(jié)70
• 6.2 展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 致謝77-78
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果78

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1 ;中國(guó)與歐盟合作興建世界首座潮流能電站[J];福建能源開(kāi)發(fā)與節(jié)約;2000年02期

2 ;亞洲第一座潮流能發(fā)電站在岱山建成發(fā)電[J];江西煤炭科技;2007年01期

3 呂忻;郭佩芳;;我國(guó)潮流能資源開(kāi)發(fā)評(píng)述[J];海洋湖沼通報(bào);2011年01期

4 丁曉;李洪遠(yuǎn);;潮流能發(fā)電的潛在環(huán)境影響及其評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究[J];海洋經(jīng)濟(jì);2011年04期

5 張瑞;呂忻;郭佩芳;;我國(guó)潮流能資源調(diào)查與評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題的研究[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);2012年S1期

6 王項(xiàng)南;王靜;李雪臨;朱銳;路寬;吳迪;楊磊;苑苓苓;;潮流能發(fā)電系統(tǒng)性能評(píng)估方法研究[J];海洋技術(shù);2013年03期

7 呂新剛;喬方利;;海洋潮流能資源估算方法研究進(jìn)展[J];海洋科學(xué)進(jìn)展;2008年01期

8 王剛;厲文超;王樹杰;王建國(guó);李坤;;海洋潮流能發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2010年14期

9 呂新剛;喬方利;趙昌;夏長(zhǎng)水;;海洋潮流能資源的數(shù)值估算——以膠州灣口為例[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);2010年02期

10 鞏冰;朱麗娟;游江;;海洋潮流能發(fā)電系統(tǒng)的控制技術(shù)研究[J];電測(cè)與儀表;2010年08期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王樹杰;尹克金;李淑一;李冬;;風(fēng)浪流聯(lián)合載荷作用下潮流能發(fā)電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)穩(wěn)定性研究[A];第十四屆中國(guó)海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2009年

2 傅涌廷;;杭州灣潮流能開(kāi)發(fā)設(shè)想[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)海洋能專業(yè)委員會(huì)第三屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2010年

3 張雪明;徐明奇;朱挽強(qiáng);;自變距雙向流潮流能電站專用水平軸透平設(shè)計(jì)[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)海洋能專業(yè)委員會(huì)第三屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2010年

4 鮑獻(xiàn)文;王勇智;;加強(qiáng)潮流能發(fā)電的研究與開(kāi)發(fā)[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)海洋能專業(yè)委員會(huì)成立大會(huì)暨第一屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2008年

5 侯放;于華明;鮑獻(xiàn)文;;基于高分辨率數(shù)值模型的舟山群島海域潮流能資源分析[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

6 呂新剛;喬方利;夏長(zhǎng)水;;潮流能資源的數(shù)值估算:以膠州灣口為例[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)海洋能專業(yè)委員會(huì)成立大會(huì)暨第一屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2008年

7 趙龍武;王樹杰;李冬;;國(guó)內(nèi)外潮流能利用技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[A];第二屆全國(guó)海洋能學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

8 劉宏偉;李偉;林勇剛;馬舜;;基于液壓傳動(dòng)的潮流能發(fā)電裝置及其變槳距機(jī)構(gòu)研究[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)海洋能專業(yè)委員會(huì)第三屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2010年

9 王剛;王樹杰;王建國(guó);李坤;;潮流能發(fā)電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)檢測(cè)控制系統(tǒng)研究[A];第二屆全國(guó)海洋能學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

10 劉宏偉;李偉;林勇剛;;海/潮流能發(fā)電裝置葉片翼形優(yōu)化及氣蝕研究[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)海洋能專業(yè)委員會(huì)成立大會(huì)暨第一屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2008年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 國(guó)家海洋技術(shù)中心主任 羅續(xù)業(yè);我國(guó)潮流能開(kāi)發(fā)利用前景光明[N];中國(guó)海洋報(bào);2010年

2 國(guó)家海洋技術(shù)中心 羅續(xù)業(yè);潮流能：部分已實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)輸電[N];中國(guó)海洋報(bào);2010年

3 記者　沈良中　縣報(bào)道組　趙紅澤　傅元元;湍急海潮送電來(lái)[N];浙江日?qǐng)?bào);2005年

4 記者 方智斌　金春玲 市民記者 楊岱斌;托起海洋新能源的明天[N];舟山日?qǐng)?bào);2011年

5 記者 林上軍;舟山：暢想海上“大三峽”[N];浙江日?qǐng)?bào);2010年

6 仲文玉;高性能復(fù)材葉片用于海上潮流能發(fā)電[N];中國(guó)建材報(bào);2013年

7 張弘_" 孫科;“海能-Ⅰ”號(hào)趕潮流 運(yùn)行態(tài)勢(shì)良好[N];中國(guó)船舶報(bào);2013年

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 馬舜;水平軸潮流能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換率及功率控制研究[D];浙江大學(xué);2011年

2 張蕭;共水平軸潮流能自變距雙透平技術(shù)研究[D];東北師范大學(xué);2013年

3 郭偉;新型豎軸潮流能轉(zhuǎn)換裝置數(shù)值與試驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2014年

4 徐明奇;潮流能直驅(qū)式海水淡化裝置技術(shù)及仿真研究[D];東北師范大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 呂忻;潮流能資源調(diào)查與評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2011年

2 安佰娜;潮流能發(fā)電場(chǎng)尾流場(chǎng)數(shù)值模擬及其多機(jī)組影響規(guī)律研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2012年

3 袁金雄;潮流能提取水動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值研究[D];浙江大學(xué);2012年

4 高連勝;錨定式潮流能發(fā)電系統(tǒng)及其控制器研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 葉青;潮流能發(fā)電裝置電力輸出性能監(jiān)測(cè)評(píng)估[D];華北電力大學(xué);2015年

6 夏海南;潮流能發(fā)電裝置功率特性測(cè)試分析方法研究[D];大連海洋大學(xué);2015年

7 宋文龍;水平軸潮流能水輪機(jī)葉片的優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

8 朱斌;水平軸潮流能捕獲槳葉的設(shè)計(jì)與研究[D];寧波大學(xué);2015年

9 吳霞;低流速潮流能捕獲機(jī)構(gòu)導(dǎo)流裝置性能研究[D];太原科技大學(xué);2014年

10 陳震;潮流能發(fā)電機(jī)組水下監(jiān)控裝置的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[D];中國(guó)海洋大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：1122010