本文關(guān)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(yù)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(zhuǎn)動平穩(wěn)等原因在潮流能的開發(fā)中廣泛應(yīng)用，許多研究機構(gòu)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(shè)計出發(fā)，通過計算流體動力學(xué)（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(jié)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(nèi)容和技術(shù)路線；介紹了潮流能水輪機葉片設(shè)計和性能分析的基本理論，利用翼型設(shè)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(jié)水輪機水動力性能；結(jié)合BEM理論，建立預(yù)測水輪機能量系數(shù)和軸向力系數(shù)的數(shù)學(xué)模型，通過編程計算快速得到水輪機特性參數(shù)；在此基礎(chǔ)上，為提高水輪機能量效率，研究了不同形式，不同尺寸導(dǎo)流罩水動力性能，，分析了導(dǎo)流罩幾何形狀和參數(shù)等因素的影響，優(yōu)化了導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)形式；利用CFD方法對導(dǎo)流罩潮流能水輪機與無導(dǎo)流罩水輪機水動力性能進行對比分析，證明增加導(dǎo)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(dǎo)，為潮流能水平軸水輪機在工程應(yīng)用中提供了有意的理論基礎(chǔ)。
【關(guān)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(dǎo)流罩 模型試驗
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(nèi)外現(xiàn)狀14-18
• 1.2.2 葉片設(shè)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(nèi)容與意義20-22
• 1.3.1 研究內(nèi)容20-21
• 1.3.2 研究意義21-22
• 2 水輪機葉片設(shè)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(shè)計理論32-33
• 2.6 葉片優(yōu)化33
• 2.7 本章小結(jié)33-34
• 3 水輪機葉片設(shè)計34-43
• 3.1 設(shè)計參數(shù)確定34-38
• 3.2 葉片設(shè)計方案38-41
• 3.3 三維建模41-42
• 3.4 本章小結(jié)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(xué)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(zhuǎn)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(shè)定和計算48-49
• 4.1.5 結(jié)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(jié)果對比分析68-69
• 4.3 本章小結(jié)69-70
• 5 帶導(dǎo)流罩水輪機水動力特性研究70-80
• 5.1 導(dǎo)流罩性能計算70-77
• 5.1.1 導(dǎo)流罩原理70-71
• 5.1.2 導(dǎo)流罩類型71
• 5.1.3 數(shù)值模擬71-73
• 5.1.4 結(jié)果分析73-77
• 5.1.4.1 不同類型導(dǎo)流罩性能分析73-74
• 5.1.4.2 不同張角導(dǎo)流罩性能分析74-76
• 5.1.4.3 不同流速下導(dǎo)流罩性能76-77
• 5.2 模型試驗77-79
• 5.3 導(dǎo)流罩水輪機性能分析79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 6 水平軸水輪機發(fā)電裝置試驗80-84
• 6.1 測試設(shè)備80-81
• 6.1.1 試驗水槽80
• 6.1.2 葉片和支撐結(jié)構(gòu)80-81
• 6.2 數(shù)據(jù)采集與控制81-82
• 6.3 結(jié)果分析82-83
• 6.4 本章小結(jié)83-84
• 7 總結(jié)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(xué)術(shù)論文93

【參考文獻】

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  本文關(guān)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