人類對能源需求的日益增大和環(huán)境的日益惡化,使新能源的發(fā)展利用越來越受關(guān)注。潮流能作為一種清潔可再生能源,具有儲量大、能量密度大、可預(yù)測性強等優(yōu)點。垂直軸潮流能水輪機是潮流能開發(fā)時重要的能量捕獲及轉(zhuǎn)換裝置,其具有噪音小、結(jié)構(gòu)簡單、不受來流方向變化的影響等優(yōu)點,但是垂直軸水輪機也具有能量提取效率不高、葉輪所受載荷波動較大、自啟性能較差等缺點,為了改善垂直軸水輪機的這個不足,大量學(xué)者對其進行分析和研究,本文創(chuàng)新地采用升阻比更高的非對稱翼型,經(jīng)過數(shù)值模擬計算后,分析不同參數(shù)對非對稱翼垂直軸水輪機性能的影響,并對其自啟性能進行了研究。首先,本文建立垂直軸水輪機的二維模型,并對水翼及葉輪進行受力分析。然后,通過對非對稱翼垂直軸水輪機的數(shù)值模擬計算,研究不同參數(shù)對其水動力性能的影響。結(jié)果表明:水輪機采用合適的非對稱翼可以獲得比采用對稱翼更好的水動力性能,NACA2418能提高NACA0018在較低葉尖速比和較高葉尖速比區(qū)間的能量提取性能,能量提取系數(shù)值最高可提高30%,同時采用非對稱翼能改善水輪機載荷的波動,提高水輪機疲勞壽命;安裝角度采用-2°,安裝位置弦長比采用0.7,水輪機能獲得較好的水動力特性;葉尖速比不變的條件下,來流流速的增大能提高水輪機的能量提取系數(shù),采用水流增速裝置(如導(dǎo)流罩等)能提高水輪機的能量提取性能。最后,通過建立水輪機自啟過程中的運動控制方程,并采用FLUENT軟件中的UDF函數(shù)對水輪機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進行迭代求解,實現(xiàn)了水輪機的自啟運動的數(shù)值模擬計算,結(jié)果表明:水輪機轉(zhuǎn)動慣量越小,系統(tǒng)阻尼系數(shù)越小,水輪機自啟運動后穩(wěn)定階段的平均速度越大,有利于水輪機獲得更高的能量提取性能;水翼采用靠近水翼后緣的安裝位置和適當(dāng)外偏的安裝角度,能使水輪機自啟后達到較高的平均速度越大,且不會影響轉(zhuǎn)速的波動幅值,有利于提高水輪機能量提取性能;提高來流流速,能使水輪機更快的自啟并達到較高的平均轉(zhuǎn)速,但水速過大會引起轉(zhuǎn)速波動幅度的增大,不利于水輪機的長時間運行。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK730.1
【部分圖文】：

圖１－３振蕩式潮流能裝置??關(guān)ｆ垂直軸水輪機的研究，國外現(xiàn)己有大量研究［１２］

圖１－６?Ｋｏｂｏｌｄ水輪機?圖１－６?Ｅｎｃｕｒｒｅｎｔ水輪機??我國國內(nèi)對潮流能發(fā)電設(shè)備的研究相比于國外的研究起步較晚，但是隨著社??會發(fā)展對新型吋再生能源需求的日益增加以及國家能源戰(zhàn)略上的部署，國內(nèi)越來??

圖１－６?Ｋｏｂｏｌｄ水輪機?圖１－６?Ｅｎｃｕｒｒｅｎｔ水輪機??我國國內(nèi)對潮流能發(fā)電設(shè)備的研究相比于國外的研究起步較晚，但是隨著社??會發(fā)展對新型吋再生能源需求的日益增加以及國家能源戰(zhàn)略上的部署，國內(nèi)越來??
【參考文獻】

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1 邊佩翔;楊志宏;王勇;馬鵬磊;王詩雅;;Savonius式水輪機水動力學(xué)性能[J];浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2018年02期

2 張之陽;孫科;張亮;馬慶位;李炳強;;雙層垂直軸水輪機性能計算的當(dāng)量密實度法[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2017年08期

3 馬鵬磊;王勇;劉海賓;謝玉東;;振蕩翼改進模型的水動力性能分析[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2017年03期

4 劉海賓;王勇;馬鵬磊;謝玉東;;基于平行式振蕩翼系統(tǒng)參數(shù)耦合分析[J];浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2017年01期

5 王世明;任萬超;呂超;;海洋潮流能發(fā)電裝置綜述[J];海洋通報;2016年06期

6 康海貴;謝宇;陳兵;郭偉;;葉片端板對垂直軸水輪機水動力性能影響的研究[J];太陽能學(xué)報;2016年07期

7 白楊;杜敏;周慶偉;孟潔;武賀;;潮流能發(fā)電裝置現(xiàn)狀分析[J];海洋開發(fā)與管理;2016年03期

8 古云蛟;;海洋能發(fā)電技術(shù)的比較與分析[J];裝備機械;2015年04期

9 康海貴;謝宇;陳兵;郭偉;夏露;;一種新型垂直軸潮流能水輪機性能的初步研究[J];可再生能源;2014年09期

10 張亮;李新仲;耿敬;張學(xué)偉;;潮流能研究現(xiàn)狀2013[J];新能源進展;2013年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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

2 孫科;豎軸H型葉輪及導(dǎo)流罩流體動力性能數(shù)值模擬[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

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1 劉海賓;平行式雙水翼潮流能發(fā)電系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換與動態(tài)特性研究[D];山東大學(xué);2017年

2 黃鳳躍;雙水翼聯(lián)動捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計與水動力分析[D];山東大學(xué);2017年

3 王峰;內(nèi)外雙層垂直軸水輪機性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2014年

4 劉培檢;垂直軸水輪機水動力性能的數(shù)值模擬研究[D];華南理工大學(xué);2013年

5 楊冉升;豎軸潮流水輪機水動力性能的實驗與數(shù)值研究[D];大連理工大學(xué);2013年

6 王兵兵;垂直軸風(fēng)力機氣動性能分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計[D];華北電力大學(xué)（北京）;2011年

7 焦磊;立軸式可變角葉輪流場數(shù)值模擬[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

本文編號：2853186