【摘要】：潮流能發(fā)電裝置作為利用潮流能發(fā)電的主要設(shè)備,它的效率高低反映著裝置的優(yōu)劣。為了提高潮流能利用率,裝置中重要組成部分水輪機(jī)也自然成為人們主要研究對(duì)象。普通豎軸水輪機(jī)能量利用率很低,其中葉片作為水輪機(jī)的關(guān)鍵部分是直接影響水輪機(jī)的能量利用率。所以,本文對(duì)豎軸水輪機(jī)的葉片進(jìn)行探討分析,通過實(shí)驗(yàn)來探究不同開孔密度的葉片對(duì)水輪機(jī)水動(dòng)力性能的影響。具體研究?jī)?nèi)容為:(1)主要分析了潮流能收集設(shè)備水輪機(jī)的常規(guī)分類,并對(duì)國(guó)內(nèi)外的水輪機(jī)研究進(jìn)展情況和新型水輪機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)介紹;(2)對(duì)豎軸水輪機(jī)葉片進(jìn)行了受力分析,對(duì)葉片的一些基本參數(shù)和翼型進(jìn)行了分類,并對(duì)影響水輪機(jī)水動(dòng)力性能的參數(shù)進(jìn)行了無量綱化處理,最后確定了本文實(shí)驗(yàn)所用豎軸水輪機(jī)的尺寸;(3)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室已有設(shè)備條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì),確定平臺(tái)尺寸。在設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)平臺(tái)后,根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)來確定實(shí)驗(yàn)需要的儀器設(shè)備,對(duì)設(shè)備進(jìn)行選擇,確定儀器的參數(shù)、量程等信息,最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),確定實(shí)驗(yàn)工況等;(4)水池實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的研究。主要進(jìn)行了常規(guī)葉片的水池實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬,以及水輪機(jī)模型阻力扭矩的測(cè)量工作。數(shù)值模擬和水池實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示,兩條曲線的趨勢(shì)基本一致,在達(dá)到最大值時(shí)的葉尖速比非常接近;(5)進(jìn)行不同開孔密度葉片的水池實(shí)驗(yàn)研究。以水輪機(jī)的常規(guī)葉片作為對(duì)照組,以4種不同數(shù)量的開孔密度葉片作為實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行了水池實(shí)驗(yàn),開孔數(shù)量分別為二、四、六、八個(gè)。得到了5種葉片在相同條件下的對(duì)水輪機(jī)性能影響的結(jié)果。結(jié)果顯示整體獲能效率最高的是常規(guī)型葉片,其次是二開孔葉片、四開孔葉片,之后是六開孔葉片和八開孔葉片,說明水輪機(jī)的整體效率隨著開孔數(shù)量的增加而變小,葉片開孔不會(huì)提高水輪機(jī)的效率。
【圖文】：

圖 1-1 水輪機(jī)分類Fig 1.1 The category of turbine相對(duì)于水平軸來說設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，建造的花費(fèi)更少，而且豎軸不受水流意方向來流；豎軸水輪機(jī)的噪聲小，幾乎不會(huì)影響周圍生態(tài)環(huán)境。很明顯，一是自啟動(dòng)性能低，二是潮流能的轉(zhuǎn)化率低。外水輪機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀潮流能技術(shù)比較發(fā)達(dá)，更早開始發(fā)展潮流能發(fā)電技術(shù)。作為最先開美國(guó)家，美國(guó)、英國(guó)等國(guó)成果已經(jīng)十分豐富。 verdant power 公司設(shè)計(jì)“RITE”水下風(fēng)車式水輪機(jī)[13-15]在 2008 年偏角式水輪機(jī)，，半徑為 2.5m，設(shè)計(jì)功率 3.6×104W，設(shè)計(jì)流速 2m/約一年的測(cè)試，發(fā)電量為 8×103千瓦時(shí)，如圖 1-2 所示。一年后，06W 的“GHT”[16-21]投入使用，它的形式為豎軸，但是葉片是螺旋.5m，弦長(zhǎng) 0.14m，展長(zhǎng) 2.5m，葉片扭轉(zhuǎn)角度在 65°左右。如圖 1計(jì)了帶導(dǎo)流罩的水平軸錨鏈?zhǔn)剿啓C(jī)“UEK”[22-24]，該水輪機(jī)有兩

圖 1-2“RITE”水輪機(jī)示意圖Fig 1.2 The turbine of RITE圖 1-3“GHT”水輪機(jī)示意圖Fig 1.3 The turbine of GHT圖 1-4“UEK”水輪機(jī)示意圖Fig 1.4 The turbine of UEK圖 1-5“ST”水輪機(jī)示意圖Fig 1.5 The turbine of ST英國(guó)幾乎最先開始了潮流能研究工作。英國(guó) MCT 公司早在 2003 就已經(jīng)成功研
【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】：2019
【分類號(hào)】：P743;TM612

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本文編號(hào)：2638683