傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)不僅在儲量上日益減少而且?guī)砹瞬豢珊鲆暤沫h(huán)境破壞,發(fā)展新能源是人類社會文明發(fā)展的重要保證,而潮流能作為一種儲量巨大且穩(wěn)定的能源,具有重要研究價值。將潮流能轉(zhuǎn)化為機械旋轉(zhuǎn)動能的水輪機就受到國內(nèi)外專家學者的研究。水輪機的各個類型中,漂浮式垂直軸水輪機有巨大優(yōu)勢,體現(xiàn)在來流方向可任意,且載體結(jié)構(gòu)施工維修簡單。目前潮流能水輪機的性能研究中,主要工況是簡化為均勻來流無限水深下的探究。但在實際水輪機工作環(huán)境下,涉及到自由液面浸沒深度的施工選擇和波浪對水輪機的性能影響,且之前的研究都采用二維代替三維的方法,忽略了葉片端部梢渦的情況。因此本文采用三維水輪機實驗尺寸進行研究,且加入自由液面的影響,最后還進行水輪機在波浪下的性能探究。首先,為了分析自由液面是否能影響到水輪機的性能,本文建立了三維葉片在無限水深、自由液面、規(guī)則波下三種工況下的均勻來流中周期性旋轉(zhuǎn)模型,使用了滑移網(wǎng)格的模型模擬葉片在旋轉(zhuǎn)中的受力情況,分析了自由液面對水輪機受力及功率的影響;其次,在靜水波的情況下分析了不同浸沒深度對水輪機受力及功率的影響;最后進行造波,研究水輪機在一階規(guī)則波下的運動受力和功率情況,分析波浪的周期和... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 潮流能水輪機類型簡介
    1.3 潮流能水輪機研究進展
        1.3.1 國外潮流能水輪機研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)潮流能水輪機發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 自由液面對水輪機水動力影響的研究進展
    1.5 研究目的及主要內(nèi)容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究內(nèi)容
第2章 垂直軸水輪機工作原理與研究方法
    2.1 葉片和水輪機運動分析
    2.2 葉片和水輪機受力分析
        2.2.1 單個葉片受力分析
        2.2.2 水輪機受力分析
    2.3 參數(shù)無量綱化的定義
    2.4 垂直軸水輪機水動力性能研究方法
        2.4.1 流管法
        2.4.2 渦方法
        2.4.3 CFD法
        2.4.4 實驗法
    2.5 starccm+軟件簡介
    2.6 本章小結(jié)
第3章 垂直軸水輪機在自由液面影響下的CFD模擬方法
    3.1 垂直軸水輪機CFD基礎(chǔ)理論
        3.1.1 基本控制方程
        3.1.2 湍流模型介紹
        3.1.3 流體在近壁面處的處理
        3.1.4 動邊界模型
    3.2 垂直軸水輪機CFD計算有效性驗證
    3.3 本章小結(jié)
第4章 自由液面對垂直軸水輪機的水動力影響分析
    4.1 垂直軸水輪機CFD數(shù)值模擬方法
        4.1.1 計算模型及網(wǎng)格劃分
        4.1.2 邊界條件及運動參數(shù)的設(shè)置
    4.2 自由液面對垂直軸水輪機的影響
        4.2.1 自由液面條件對垂直軸水輪機的影響
        4.2.2 浸沒深度對垂直軸水輪機的影響
    4.3 規(guī)則波下浸沒深度對垂直軸水輪機的影響
        4.3.1 波浪參數(shù)設(shè)置
        4.3.2 規(guī)則波下浸沒深度對垂直軸水輪機水動力特性的影響
    4.4 自由液面下垂直軸水輪機流場分析
        4.4.1 流線分析
        4.4.2 自由液面的興波變化
        4.4.3 自由液面對尾流場的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 規(guī)則波對垂直軸水輪機的水動力影響分析
    5.1 規(guī)則波參數(shù)的選擇
    5.2 規(guī)則波的波幅對垂直軸水輪機水動力的影響
        5.2.1 波浪參數(shù)的設(shè)定
        5.2.2 水輪機水動力性能分析
    5.3 規(guī)則波的周期對垂直軸水輪機水動力的影響
        5.3.1 波浪參數(shù)的設(shè)定
        5.3.2 水輪機水動力性能分析
    5.4 規(guī)則波下垂直軸水輪機的流場分析
        5.4.1 規(guī)則波下來流速度恢復的分析
        5.4.2 規(guī)則波下水輪機興波的變化
        5.4.3 水輪機對波形的影響
        5.4.4 波面對梢渦的影響
        5.4.5 垂直軸水輪機表面流場速度分布特性
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]自由面條件下水平軸潮流能葉輪水動力研究[J]. 王樹齊,張亮,徐剛,朱仁慶.  哈爾濱工程大學學報. 2016(10)
[2]豎軸水輪機式潮流能發(fā)電裝置開發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 馬勇,張亮,馬良,陳展.  科技導報. 2012(12)
[3]海流能開發(fā)利用技術(shù)發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)思考[J]. 常征,包道日娜,劉志璋,俞紅鷹.  太陽能. 2012(06)
[4]工程機械用發(fā)動機冷卻風扇內(nèi)部流場特性仿真分析[J]. 陳細軍,黎瀅,夏凌楓,鄭云,易迪佳.  工程機械. 2011(11)
[5]海洋可再生能源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及對策建議[J]. 高艷波,柴玉萍,李慧清,陳紹艷.  可再生能源. 2011(02)
[6]潮流能的利用及研究狀況[J]. 李波,李龍,楊麗,楊雪林,肖玉平.  太陽能. 2010(09)
[7]潮流能發(fā)電及潮流能發(fā)電裝置[J]. 戴慶忠.  東方電機. 2010(02)

碩士論文
[1]應(yīng)用PimpleDyMFoam的水平軸潮流能水輪機數(shù)值計算研究[D]. 張凱琳.大連理工大學 2013
[2]豎軸潮流能水輪機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學特性研究[D]. 郭嘉楠.大連理工大學 2013
[3]垂直軸風力機氣動性能分析與優(yōu)化設(shè)計[D]. 惠萬馨.華北電力大學 2013
[4]海流能發(fā)電技術(shù)中電力變換系統(tǒng)的優(yōu)化研究[D]. 王劍.中國海洋大學 2012
[5]基于PLC的移動式垃圾壓縮設(shè)備液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 蔣波.揚州大學 2012
[6]水平軸潮流能發(fā)電機械葉片設(shè)計及特性分析[D]. 徐學濤.浙江大學 2012
[7]矩形水輪機水動力性能研究[D]. 寧義君.哈爾濱工程大學 2010
[8]可控偏角豎軸水輪機性能試驗研究[D]. 季劍遠.哈爾濱工程大學 2008
[9]水輪機葉片水動力分析及翼型優(yōu)化[D]. 容亮灣.哈爾濱工程大學 2006



本文編號：3040125