【摘要】：潮流能水輪機(jī)是潮流能發(fā)電的核心裝置,傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的垂直軸水輪機(jī)存在著自啟動(dòng)性能差、獲能效率低等問題。為解決、改善以上問題,有學(xué)者發(fā)明了一種新結(jié)構(gòu)形式的潮流能發(fā)電裝置——葉片姿勢可變潮流能水輪機(jī)。本文將采用模型實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)該結(jié)構(gòu)形式的水輪機(jī)進(jìn)行研究。本文以葉片姿勢可變潮流能水輪機(jī)水動(dòng)力性能為研究重點(diǎn),分析了水輪機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作特性,設(shè)計(jì)搭建了水動(dòng)力性能實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行了葉片姿勢可變潮流能水輪機(jī)水動(dòng)力性能實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該種結(jié)構(gòu)形式水輪機(jī)的可行性和優(yōu)越性。本文主要研究工作如下:(1)對(duì)葉片姿勢可變潮流能水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了分析,理論研究了葉片姿勢可變潮流能水輪機(jī)自啟動(dòng)性、獲能性能、扭矩輸出規(guī)律等水動(dòng)力性能。初步探討了相關(guān)參數(shù)對(duì)水動(dòng)力性能的影響。(2)設(shè)計(jì)了葉片姿勢可變潮流能水輪機(jī)實(shí)驗(yàn)樣機(jī),并基于循環(huán)水槽搭建了水輪機(jī)水動(dòng)力性能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)樣機(jī)整體結(jié)構(gòu)采用水輪機(jī)轉(zhuǎn)子和測量控制系統(tǒng)平行的方式進(jìn)行布置,充分利用了水下空間,并解決了水下密封問題。實(shí)驗(yàn)樣機(jī)加工裝配后,進(jìn)行了樣機(jī)調(diào)試,實(shí)驗(yàn)樣機(jī)運(yùn)行良好,滿足實(shí)驗(yàn)要求。(3)開展了葉片姿勢可變潮流能水輪機(jī)水動(dòng)力性能實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,葉片姿勢可變潮流能水輪機(jī)啟動(dòng)流速低,啟動(dòng)扭矩大,自啟動(dòng)性能良好;水輪機(jī)轉(zhuǎn)子具有獨(dú)特的扭矩輸出規(guī)律和葉片運(yùn)動(dòng)規(guī)律;導(dǎo)流罩聚能效果明顯,不僅提高了水輪機(jī)的獲能效率,還改變了反向流狀態(tài)下轉(zhuǎn)子扭矩輸出規(guī)律和葉片運(yùn)動(dòng)規(guī)律;實(shí)驗(yàn)樣機(jī)最佳流量系數(shù)約0.4,獲能系數(shù)為0.28-0.35。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TV136.1
【圖文】：

圖邋１－２邋Ｓａｖｏｎｉｕｓ邋轉(zhuǎn)子逡逑瑞典Ｓｅａ邋Ｐｏｗｅｒ邋ＩｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌＡＢ公司根據(jù)Ｓａｖｏｎｉｕｓ轉(zhuǎn)子研制^u發(fā)了邋ＥＸＩＭ水逡逑輪機(jī)，如圖１－３所示。ＥＸＩＭ轉(zhuǎn)子截面為Ｓ型，采用多級(jí)轉(zhuǎn)子串聯(lián)的方式，改善逡逑了自啟動(dòng)性能受轉(zhuǎn)子位子影響較大和運(yùn)行中扭矩波動(dòng)較大的問題。２００３年在逡逑Ｓｈｅｔｌａｎｄ附近海域完成了邋ＥＸＩＭ水輪機(jī)的性能測試，結(jié)果表明，在２ｍ／ｓ的＾逡逑下其功率達(dá)到２ｋＷ［９］。逡逑Ｄｋ？ｃｔ＾Ａ邐１邋Ｊ逡逑ｚ＾ＮｌV/丨一－逡逑＇：＞）邐Ｌ．逡逑圖１－３邋ＥＸＩＭ水輪機(jī)逡逑印度理工學(xué)院為解決Ｓａｖｏｎｉｕｓ轉(zhuǎn)子運(yùn)行過程中扭矩波動(dòng)較大的問題，將逡逑Ｓａｖｏｎｉｕｓ轉(zhuǎn)子葉片改成螺旋形葉片，如圖１－４所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，螺旋式逡逑Ｓａｖｏｎｉｕｓ轉(zhuǎn)子在任意轉(zhuǎn)角位置均能啟動(dòng)，輸出扭矩較平穩(wěn)，最大獲能效率可達(dá)逡逑２０％［丨０］。逡逑３逡逑

圖邋１－５邋Ｄａｖｉｓ邋Ｈｙｄｒｏ邋水輪機(jī)逡逑為改善固定偏角式水輪機(jī)啟動(dòng)性能差、獲能效率低的問題，意大利ＩＮＳＥＡＮ逡逑研究所和ＰｏｎｔｅｄｉＡｒｃｈｍｉｍｉｍｅｄｅＳ．ｐ．Ａ公司合作設(shè)計(jì)了邋Ｋｏｂｏｌｄ水輪機(jī)，如圖１－６逡逑所示。Ｋｏｂｏｌｄ水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中葉片在一定的范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)其偏角，從而改逡逑善自啟動(dòng)性能，提高獲能效率。Ｋｏｂｏｌｄ水輪機(jī)是世界上第一個(gè)接入電網(wǎng)的垂直逡逑軸潮流能發(fā)電裝置，發(fā)電設(shè)備的總體效率可達(dá)２５％［１２，１３］。逡逑４逡逑

煖碰逡逑圖ｌ－６Ｋｏｂｏｌｄ水輪機(jī)逡逑１９９８年美國Ｇｏｒｌｏｖ邋Ｈｅｌｉｃａｌ公司推出了邋ＧＨＴ水輪機(jī)，如圖１－７所示。該水輪逡逑機(jī)葉片為螺旋形并有一定的扭轉(zhuǎn)角，在運(yùn)轉(zhuǎn)中可以充分利用水流對(duì)其產(chǎn)生的阻力逡逑和升力，ＧＨＴ水輪機(jī)自啟動(dòng)性能好，運(yùn)行比較平穩(wěn)，其缺點(diǎn)是葉片旋向單一，逡逑運(yùn)行過程中產(chǎn)生較大的軸向力［１４’１５］。逡逑ｒｊｎｒ邋＾逡逑圖１－７邋ＧＨＴ水輪機(jī)逡逑為改善ＧＨＴ水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生較大軸向力的問題，美國Ｏｃｅａｎ逡逑Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ邋Ｐｏｗｅｒ公司研制了邋ＯＣＧｅｎ［ｌ６Ｖ＿Ｒ輪機(jī)，如圖１－８所��？。該水輪機(jī)將旋向逡逑相反的兩個(gè)轉(zhuǎn)子同軸布置，從而確保了轉(zhuǎn)子軸向受力平衡。逡逑５逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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1 許丹;劉崇明;王欣;朱永強(qiáng);楊名舟;;海洋可再生能源政策研究[J];綠色科技;2015年08期

2 張學(xué)偉;王樹齊;龐程燕;張亮;盛其虎;;潮流能自由變偏角水輪機(jī)自啟動(dòng)特性分析[J];天津大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程技術(shù)版);2014年05期

3 李廣年;吳衛(wèi)國;謝永和;勞展杰;張波;;豎軸潮流能水輪機(jī)水動(dòng)力性能水池試驗(yàn)分析[J];中國造船;2014年01期

4 王樹杰;邱飛;譚俊哲;袁鵬;;柔性葉片水輪機(jī)導(dǎo)流罩設(shè)計(jì)及水動(dòng)力學(xué)特性研究[J];太陽能學(xué)報(bào);2013年11期

5 趙廣;郭嘉楠;劉艷;宿曉輝;孫濤;楊冉升;;豎軸潮流能水輪機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)及水動(dòng)力性能測試[J];太陽能學(xué)報(bào);2013年07期

6 馬勇;張亮;馬良;陳展;;豎軸水輪機(jī)式潮流能發(fā)電裝置開發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];科技導(dǎo)報(bào);2012年12期

7 李鳳來;姜得志;孟巧;;豎軸固定直葉片潮流水輪機(jī)自啟動(dòng)性能研究[J];工程與試驗(yàn);2011年03期

8 李志川;孫科;荊豐梅;張亮;;固定偏角垂直軸潮流水輪機(jī)葉片安裝角研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2011年07期

9 戴軍;單忠德;王西峰;楊杰;;潮流水輪機(jī)的研究進(jìn)展[J];可再生能源;2010年04期

10 張亮;孫科;羅慶杰;;潮流水輪機(jī)導(dǎo)流罩的水動(dòng)力設(shè)計(jì)[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2007年07期

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1 盛其虎;羅慶杰;張亮;;40kw潮流電站載體設(shè)計(jì)[A];中國可再生能源學(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

2 邱飛;王樹杰;譚俊哲;袁鵬;;潮流能柔性葉片水輪機(jī)導(dǎo)流罩設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬[A];中國可再生能源學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

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1 謝宇;豎軸潮流能水輪機(jī)水動(dòng)力性能的研究與實(shí)驗(yàn)[D];大連理工大學(xué);2016年

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3 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

4 王樹杰;柔性葉片潮流能水輪機(jī)水動(dòng)力學(xué)性能研究[D];中國海洋大學(xué);2009年

5 汪魯兵;豎軸潮流水輪機(jī)水動(dòng)力性能理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

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1 盧好陽;一種小型垂直軸潮流能發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)與研究[D];上海海洋大學(xué);2016年

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3 馬永洲;基于深水網(wǎng)箱的潮流能捕獲葉輪設(shè)計(jì)研究[D];浙江大學(xué);2014年

4 楊冉升;豎軸潮流水輪機(jī)水動(dòng)力性能的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值研究[D];大連理工大學(xué);2013年

5 郭嘉楠;豎軸潮流能水輪機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究[D];大連理工大學(xué);2013年

6 王清鋒;用于潮流能發(fā)電的變幾何水輪機(jī)性能研究[D];上海交通大學(xué);2013年

7 張鑫;偏心盤式豎軸變槳距潮流發(fā)電水輪機(jī)設(shè)計(jì)與性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

8 馮天a\;潮流發(fā)電模擬裝置研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

9 劉文東;垂直軸潮流能水輪機(jī)流固耦合研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

10 崔振磊;豎軸潮流水輪機(jī)空化對(duì)捕獲功率的影響研究[D];大連理工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2749366