本文關鍵詞：潮流能水平軸水輪機葉片優(yōu)化及水動力性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：潮流能是一種比較豐富的海洋能源，它具有可預測、流速平穩(wěn)等特點。水平軸潮流能水輪機因其效率較高、轉動平穩(wěn)等原因在潮流能的開發(fā)中廣泛應用，許多研究機構對水平軸水輪機進行了研究和試驗。但由于潮流能的開發(fā)還處于初級階段，對潮流能水輪機的研究還不夠深入。本文從水輪機葉片優(yōu)化設計出發(fā)，通過計算流體動力學（CFD）方法、葉素-動量理論（BEM）和試驗的方法，研究了水輪機在潮流中的水動力特性。 本文首先總結了各國潮流能水輪機研究的概況，分析水輪機葉片參數(shù)，提出研究內容和技術路線；介紹了潮流能水輪機葉片設計和性能分析的基本理論，利用翼型設計和分析軟件，得到翼型特性參數(shù)；根據(jù)優(yōu)化原理，計算得到葉片參數(shù)，利用三維建模軟件得到葉片的三維實體。 運用CFD方法，建立潮流能水輪機分析模型，對不同形式水輪機在不同工況下進行水動力性能的模擬分析，初步總結水輪機水動力性能；結合BEM理論，建立預測水輪機能量系數(shù)和軸向力系數(shù)的數(shù)學模型，通過編程計算快速得到水輪機特性參數(shù)；在此基礎上，為提高水輪機能量效率，研究了不同形式，不同尺寸導流罩水動力性能，，分析了導流罩幾何形狀和參數(shù)等因素的影響，優(yōu)化了導流罩結構形式；利用CFD方法對導流罩潮流能水輪機與無導流罩水輪機水動力性能進行對比分析，證明增加導流罩可較大幅度提高水輪機能量效率；最后，通過模型試驗，充分驗證CFD方法和BEM方法的正確性。 本文通過對水輪機水動力特性的研究，初步揭示了潮流能水輪機在不同工況下的性能，為潮流能水平軸水輪機的水動力特性分析提供了參考和指導，為潮流能水平軸水輪機在工程應用中提供了有意的理論基礎。
【關鍵詞】：水平軸水輪機 水動力性能 數(shù)值模擬 葉素-動量理論 導流罩 模型試驗
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TK730.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-22
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 水平軸水輪機研究現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 水輪機國內外現(xiàn)狀14-18
• 1.2.2 葉片設計現(xiàn)狀18-19
• 1.2.3 水動力性能研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 研究內容與意義20-22
• 1.3.1 研究內容20-21
• 1.3.2 研究意義21-22
• 2 水輪機葉片設計基本理論22-34
• 2.1 翼型理論22-25
• 2.1.1 翼型類型22-24
• 2.1.2 翼型性能24-25
• 2.2 水輪機特性參數(shù)25-26
• 2.3 動量理論26-30
• 2.4 葉素理論30-32
• 2.5 葉片設計理論32-33
• 2.6 葉片優(yōu)化33
• 2.7 本章小結33-34
• 3 水輪機葉片設計34-43
• 3.1 設計參數(shù)確定34-38
• 3.2 葉片設計方案38-41
• 3.3 三維建模41-42
• 3.4 本章小結42-43
• 4 水平軸水輪機水動力性能分析43-70
• 4.1 CFD 分析43-65
• 4.1.1 CFD 概述43-44
• 4.1.2 數(shù)學模型44-46
• 4.1.2.1 控制方程44
• 4.1.2.2 湍流模型44-45
• 4.1.2.3 旋轉模型45-46
• 4.1.3 物理模型和網(wǎng)格劃分46-48
• 4.1.4 邊界條件設定和計算48-49
• 4.1.5 結果分析49-65
• 4.1.5.1 性能參數(shù)50-52
• 4.1.5.2 水輪機空化52-58
• 4.1.5.3 流場分析58-64
• 4.1.5.4 不同流速水輪機性能64
• 4.1.5.5 不同葉片數(shù)目水輪機性能比較64-65
• 4.2 葉素動量理論（BEM）分析65-69
• 4.2.1 翼型升阻力系數(shù)確定67-68
• 4.2.2 結果對比分析68-69
• 4.3 本章小結69-70
• 5 帶導流罩水輪機水動力特性研究70-80
• 5.1 導流罩性能計算70-77
• 5.1.1 導流罩原理70-71
• 5.1.2 導流罩類型71
• 5.1.3 數(shù)值模擬71-73
• 5.1.4 結果分析73-77
• 5.1.4.1 不同類型導流罩性能分析73-74
• 5.1.4.2 不同張角導流罩性能分析74-76
• 5.1.4.3 不同流速下導流罩性能76-77
• 5.2 模型試驗77-79
• 5.3 導流罩水輪機性能分析79
• 5.4 本章小結79-80
• 6 水平軸水輪機發(fā)電裝置試驗80-84
• 6.1 測試設備80-81
• 6.1.1 試驗水槽80
• 6.1.2 葉片和支撐結構80-81
• 6.2 數(shù)據(jù)采集與控制81-82
• 6.3 結果分析82-83
• 6.4 本章小結83-84
• 7 總結與展望84-86
• 7.1 論文主要研究工作84-85
• 7.2 本文不足與展望85-86
• 參考文獻86-91
• 致謝91-92
• 個人簡歷92-93
• 發(fā)表學術論文93

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  本文關鍵詞：潮流能水平軸水輪機葉片優(yōu)化及水動力性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：306918