為擴(kuò)大對(duì)潮流能可再生能源的利用,降低對(duì)石化能源的消耗,改善生態(tài)環(huán)境,文章以減小葉片運(yùn)動(dòng)阻力和提高水輪機(jī)獲能效率為目的,提出了葉片姿態(tài)可變水輪機(jī)設(shè)計(jì)方案,借助數(shù)值模擬和模型實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)水輪機(jī)運(yùn)行過程進(jìn)行分析研究,發(fā)現(xiàn)和掌握了水輪機(jī)的基本運(yùn)行規(guī)律和水動(dòng)力學(xué)性能。提出了新型水輪機(jī)的設(shè)計(jì)方案,對(duì)葉片運(yùn)動(dòng)與受力情況進(jìn)行了初步分析。新的設(shè)計(jì)方案在水輪機(jī)6片活動(dòng)葉片之間增加了連桿機(jī)構(gòu),葉片能利用潮流的作用力自動(dòng)調(diào)整姿態(tài)變化,使順流區(qū)葉片直立獲能,逆流區(qū)葉片翻倒貼向輪轂,保證葉輪單邊受力,獲得更大的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩,獲取更多潮流能量。探討了影響水輪機(jī)水動(dòng)力學(xué)性能的主要因素:葉片的有效打開高度決定了葉輪迎流面積的大小,是影響水輪機(jī)性能的重要因素;葉尖速比體現(xiàn)了水輪機(jī)將來流速度轉(zhuǎn)化為葉輪轉(zhuǎn)速的能力,是反映水輪機(jī)性能的一個(gè)重要參數(shù)。采用流固耦合的數(shù)值模擬方法研究了葉片姿態(tài)可變?nèi)~輪機(jī)構(gòu)的水動(dòng)力學(xué)性能。根據(jù)相似準(zhǔn)則確定了工程樣機(jī)和數(shù)值模擬模型的長度比尺和來流速度的縮放關(guān)系,選取動(dòng)網(wǎng)格的方法處理運(yùn)動(dòng)邊界問題,建立了水輪機(jī)水動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型。通過模擬不同工況條件下葉輪的運(yùn)行過程,研究和發(fā)現(xiàn)了葉片的基本開-合規(guī)律:水輪機(jī)任一葉...

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 潮流能水輪機(jī)的研究背景及意義
    1.2 潮流能水輪機(jī)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 理論研究現(xiàn)狀
        1.2.2 數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
        1.2.3 實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容
        1.3.1 課題來源
        1.3.2 研究內(nèi)容
第2章 葉片姿態(tài)可變潮流能水輪機(jī)的工作原理
    2.1 設(shè)計(jì)方案
    2.2 工作原理
    2.3 葉片運(yùn)動(dòng)分析
        2.3.1 葉輪與葉片的運(yùn)動(dòng)周期
        2.3.2 葉片運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析
    2.4 反映水輪機(jī)水動(dòng)力學(xué)性能的主要指標(biāo)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 葉輪機(jī)構(gòu)水動(dòng)力學(xué)性能的數(shù)值模擬
    3.1 葉輪機(jī)構(gòu)原型與模型的相似轉(zhuǎn)換
    3.2 數(shù)值模擬方法
        3.2.1 流固耦合分析
        3.2.2 運(yùn)動(dòng)邊界的處理方法
        3.2.3 網(wǎng)格劃分
        3.2.4 模型處理
    3.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析
        3.3.1 葉輪機(jī)構(gòu)啟動(dòng)及運(yùn)行轉(zhuǎn)速的變化趨勢(shì)
        3.3.2 葉片的開-合規(guī)律
        3.3.3 獲能效率隨著阻力矩和葉尖速比變化的規(guī)律
        3.3.4 流道截面積改變量對(duì)葉輪獲能效率的影響
    3.4 本章小節(jié)
第4章 樣機(jī)性能實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>    4.2 實(shí)驗(yàn)原理和測(cè)試方法
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)原理
        4.2.2 測(cè)試方法
    4.3 實(shí)驗(yàn)裝置和設(shè)備
        4.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    4.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        4.4.1 參數(shù)調(diào)節(jié)
        4.4.2 測(cè)試內(nèi)容
        4.4.3 實(shí)驗(yàn)步驟
        4.4.4 對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的分析預(yù)測(cè)
    4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析研究
        4.5.1 求取實(shí)驗(yàn)誤差的修正系數(shù)
        4.5.2 對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩分析
        4.5.3 水輪機(jī)葉片運(yùn)動(dòng)過程分析
        4.5.4 水輪機(jī)水動(dòng)力學(xué)性能分析
        4.5.5 增加導(dǎo)流結(jié)構(gòu)后水動(dòng)力學(xué)性能分析
    4.6 本章小節(jié)
第5章 聚能導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 聚能導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案
        5.2.1 聚能導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路
        5.2.2 聚能導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)
    5.3 聚能導(dǎo)流結(jié)構(gòu)水動(dòng)力學(xué)特性的模擬方法
        5.3.1 數(shù)值模擬方法
        5.3.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
        5.3.3 模擬有效性驗(yàn)證
    5.4 對(duì)聚能導(dǎo)流罩設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化分析
        5.4.1 凹面增速段線型結(jié)構(gòu)選擇
        5.4.2 導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化
        5.4.3 導(dǎo)流罩安裝參數(shù)的優(yōu)化
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作及結(jié)論
    6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表



本文編號(hào)：3751956