本文關(guān)鍵詞：雙水翼耦合振蕩捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)水動力性能研究

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【摘要】：當(dāng)前,我國的海洋能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展得到了國家和地方政府的大力支持,潮流能發(fā)電作為海洋能發(fā)電的一種,其研究具有重要的意義。作為潮流能發(fā)電的一種,振蕩翼式發(fā)電技術(shù)仍具有很大的提升空間。為了開發(fā)綜合性能優(yōu)良的、捕能效率較高、水動力性能較好的發(fā)電裝置,需要進(jìn)行更加深入的水動力性能分析。振蕩式水翼捕獲潮流能發(fā)電裝置的優(yōu)點是可以較好的適應(yīng)淺海地區(qū),因此可以較好的安裝沿海岸等區(qū)域,甚至可以安裝在河床。同等情況下,振蕩水翼的掃略面積是水平軸葉輪的2-3倍,單機(jī)發(fā)電功率更大,捕能效率更高,為了充分開發(fā)淺海潮流能資源,對振蕩式裝置的研究具有十分重要的意義。水翼的運動可以分解為俯仰運動和升沉運動的耦合,雙水翼系統(tǒng)可實現(xiàn)兩個水翼升沉-俯仰運動的耦合,并能實現(xiàn)水翼的自啟動、自維持振蕩,將水流的動能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)的電能。為了得到捕能裝置理想的結(jié)構(gòu)參數(shù),本文進(jìn)行了如下工作：本文對雙水翼耦合振蕩捕獲潮流能的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。對雙水翼系統(tǒng)如何實現(xiàn)自啟動、自維持的振蕩,以及兩個水翼的升沉俯仰運動如何耦合為一個自由度的運動進(jìn)行了系統(tǒng)的講解,并給出了衡量雙水翼捕能效率的主要參數(shù)。通過Fluent軟件對二維雙振蕩水翼非定常流場進(jìn)行數(shù)值模擬,并分析水翼在不同的工況下的水動力和捕能性能。目前大多數(shù)研究是關(guān)注于低雷諾數(shù)狀態(tài)下的研究以及流固耦合分析,本論文研究的是過度雷諾數(shù)和高雷諾數(shù)狀態(tài)下雙水翼耦合振蕩系統(tǒng)的水動力和能量捕獲性能,建立了水翼俯仰升沉振蕩時的數(shù)值計算模型,得到了求解繞水翼二維湍流流場的非定常、不可壓縮N-S方程設(shè)定的參數(shù)及算法,得到了基于UDF的控制水翼邊界運動的算法。本文對雙水翼系統(tǒng)的水動力和捕能性能的研究主要圍繞折算頻率、俯仰振幅、翼型、雷諾數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)對系統(tǒng)的性能的影響,研究了各種參數(shù)下水翼的升力、阻力、俯仰力矩、功率、捕能效率的變化規(guī)律,并通過分析系統(tǒng)的漩渦特性,解釋了各項系數(shù)曲線不穩(wěn)定的原因,從而得出實現(xiàn)水翼最佳水動力和捕能性能的參數(shù)值。當(dāng)水翼翼型為NACA0015、折算頻率為0.14、俯仰振幅為75。、雷諾數(shù)大于等于500000、俯仰升沉相位差為90。時,雙水翼耦合捕能系統(tǒng)的水動力和捕能性能較好,捕能效率可達(dá)40%。本文對雙水翼耦合振蕩捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)裝置的開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：雙水翼 耦合振蕩 水動力 捕能性能
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM612;P743.3
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 物理量名稱及符號說明13-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 本課題研究的背景14-16
• 1.2 潮流發(fā)電的研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.1 水平軸裝置16-17
• 1.2.2 垂直軸裝置17-19
• 1.2.3 振蕩翼式裝置19-20
• 1.3 研究內(nèi)容與意義20-22
• 1.3.1 本論文的研究內(nèi)容20
• 1.3.2 研究意義20-22
• 第2章 雙水翼耦合系統(tǒng)的發(fā)電原理22-32
• 2.1 水翼理論22-23
• 2.1.1 常用翼型及參數(shù)22
• 2.1.2 翼型的水動力特性22-23
• 2.2 雙水翼耦合系統(tǒng)的工作原理23-31
• 2.2.1 工作原理23-28
• 2.2.2 參數(shù)的選擇28-31
• 2.3 結(jié)構(gòu)方案31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 雙水翼耦合系統(tǒng)CFD分析32-44
• 3.1 CFD理論概述32-33
• 3.2 Fluent軟件介紹33-34
• 3.3 流體動力學(xué)控制方程34-36
• 3.3.1 質(zhì)量守恒方程34-35
• 3.3.2 動量守恒方程35-36
• 3.3.3 控制方程的通用形式36
• 3.4 湍流模型36-38
• 3.5 CFD數(shù)值模擬方法38-41
• 3.5.1 計算區(qū)域的離散38
• 3.5.2 控制方程的離散38-39
• 3.5.3 流場數(shù)值計算方法39
• 3.5.4 數(shù)值技術(shù)39-40
• 3.5.5 動網(wǎng)格模型40
• 3.5.6 用戶自定義函數(shù)40-41
• 3.6 網(wǎng)格劃分及邊界條件的設(shè)置41-42
• 3.7 本章小結(jié)42-44
• 第4章 雙水翼捕能系統(tǒng)的動力特性44-66
• 4.1 振蕩頻率對雙水翼系統(tǒng)動力特性的影響44-50
• 4.2 俯仰振幅對雙水翼系統(tǒng)動力特性的影響50-56
• 4.3 翼型對雙水翼系統(tǒng)動力特性的影響56-60
• 4.4 雷諾數(shù)對雙水翼系統(tǒng)動力特性的影響60-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論與展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-73
• 附件73

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李軍向;薛忠民;王繼輝;馮賓春;;大型風(fēng)輪葉片設(shè)計技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2008年01期

2 游亞戈;李偉;劉偉民;李曉英;吳峰;;海洋能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景[J];電力系統(tǒng)自動化;2010年14期

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本文編號：994032