本文關(guān)鍵詞：橫軸轉(zhuǎn)子水輪機(jī)波浪能發(fā)電裝置水動(dòng)力學(xué)特性研究　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著人類(lèi)社會(huì)不斷發(fā)展,煤炭、石油等化石燃料的消耗日益劇增,引發(fā)的能源與環(huán)境問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重,人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展對(duì)清潔的可再生能源的需求越來(lái)越迫切。波浪能作為蘊(yùn)藏豐富、能量巨大的清潔能源越來(lái)越成為各國(guó)的研究重點(diǎn)。海浪波動(dòng)的隨機(jī)性,臺(tái)風(fēng)、海嘯等惡劣海洋環(huán)境等因素,使得波浪能轉(zhuǎn)換裝置的科學(xué)性、生存性、經(jīng)濟(jì)性直接影響到裝置的效率和成本,也決定了裝置技術(shù)的成敗。本課題所研究的橫軸轉(zhuǎn)子水輪機(jī)波浪發(fā)電裝置主要由雙擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)子和水體流道組成。水體在波浪力的作用下在流道內(nèi)往復(fù)流動(dòng),推動(dòng)水輪機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng),從而對(duì)外輸出扭矩。本文采用理論分析、數(shù)值模擬和物理模型試驗(yàn)等手段,研究了橫軸轉(zhuǎn)子水輪機(jī)波浪發(fā)電裝置水動(dòng)力學(xué)特性。首先,本文介紹波浪能轉(zhuǎn)換裝置發(fā)展概況,對(duì)各種裝置的優(yōu)缺點(diǎn)做簡(jiǎn)要介紹,介紹橫軸轉(zhuǎn)子波浪發(fā)電裝置研究進(jìn)展,并在此基礎(chǔ)上提出本文的研究?jī)?nèi)容。其次,將流道中的水體類(lèi)比彈簧的質(zhì)量,將彈簧模型的恢復(fù)力視為水體所受的重力,應(yīng)用流體的連續(xù)性方程建立橫軸轉(zhuǎn)子水輪機(jī)波浪發(fā)電裝置水體振蕩數(shù)學(xué)模型,得出流道內(nèi)水體振蕩頻率的計(jì)算公式,提出了寬頻帶波能捕獲理論假設(shè),分析頻率與流道出口面板傾斜角度的影響規(guī)律。然后,對(duì)葉片進(jìn)行受力分析,在ICEMCFD軟件中劃分流體域和轉(zhuǎn)子域,在Fluent軟件中采用VOF方法,設(shè)置滑移網(wǎng)格并選擇湍流模型,編寫(xiě)UDF,在仿真過(guò)程中輸出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與扭矩,以葉輪所受轉(zhuǎn)矩大小和葉輪轉(zhuǎn)速作為評(píng)價(jià)水平軸波浪發(fā)電裝置性能的標(biāo)準(zhǔn)。在研究過(guò)程中根據(jù)不同葉片數(shù)目、類(lèi)型、直徑和不同葉輪結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了多種葉片和不同葉輪結(jié)構(gòu),并運(yùn)用Fluent軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。最后,選擇測(cè)量裝置,制作試驗(yàn)?zāi)Ｐ?在造波水槽中進(jìn)行試驗(yàn),對(duì)第二章提出的假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證,分析不同的出口流道傾斜角度對(duì)裝置捕能性能的影響。
[Abstract]:With the development of human society, the consumption of fossil fuels, such as coal and petroleum, is increasing rapidly, and the energy and environment problems become more and more serious. With the development of human society, the demand for clean and renewable energy is more and more urgent. Wave energy is rich in energy, and the energy of clean energy is becoming more and more important. Tsunami and other factors such as bad marine environment make the wave energy conversion device scientific survivability and economy directly affect the efficiency and cost of the device. It also determines the success or failure of the device technology. In this paper, the horizontal rotor turbine wave power generation device is mainly composed of double-impact turbine rotor and water flow channel. The water body flows back and forth in the channel under the action of wave force. In this paper, the hydrodynamic characteristics of wave generator with horizontal rotor are studied by means of theoretical analysis, numerical simulation and physical model test. This paper introduces the development of wave energy converter, briefly introduces the advantages and disadvantages of various devices, introduces the research progress of wave power generation equipment with transverse rotor, and puts forward the research content of this paper on this basis. Secondly. The water body in the channel is compared to the mass of the spring, the restoring force of the spring model is regarded as the gravity of the water body, and the mathematical model of the water body oscillation is established by using the fluid continuity equation. The formula of water oscillation frequency in the channel is obtained, and the theoretical assumption of broadband wave energy capture is put forward, and the influence of frequency on the inclined angle of the outlet panel is analyzed. Then, the force on the blade is analyzed. In the ICEMCFD software, the fluid domain and the rotor domain are divided. In the Fluent software, the VOF method is adopted, the sliding grid is set up and the turbulence model is selected, and the UDF is compiled. The rotor speed and torque are outputted in the simulation process, and the impeller torque and impeller speed are taken as the standard to evaluate the performance of the horizontal axis wave generator. In the course of the research, the number and type of blades are different. Various blades and different impeller structures are designed with different diameters and different impeller structures. Numerical simulation is carried out with Fluent software and the results are analyzed. Finally, the measuring device is selected and the test model is made. The experiment was carried out in the wave-making flume, and the hypothesis proposed in the second chapter was verified, and the influence of the inclined angle of the outlet runner on the energy capture performance of the device was analyzed.
【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】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TM612

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本文編號(hào)：1394592