本文關(guān)鍵詞：潮流能模型級(jí)水力渦輪葉型與性能研究

  更多相關(guān)文章： 潮流能發(fā)電 葉片設(shè)計(jì) 葉片優(yōu)化 CFD 性能試驗(yàn)

【摘要】：21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)。近年來(lái),我國(guó)加大了對(duì)潮流能的開(kāi)發(fā)工作,因此對(duì)其能量轉(zhuǎn)換裝置提出了新的要求。本文借鑒風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)方法,綜合運(yùn)用葉素動(dòng)量方法、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)和試驗(yàn)研究等方法,針對(duì)我國(guó)海水流速范圍內(nèi)的水力渦輪葉片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、水動(dòng)力性能研究和模型試驗(yàn)研究。本文以20w模型級(jí)水力渦輪設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn),首先從已有的研究著手,總結(jié)了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外潮流能利用以及水力渦輪的研究概況,歸納了水力渦輪葉片設(shè)計(jì)以及性能研究方法,提出研究?jī)?nèi)容,制定技術(shù)路線(xiàn),并介紹了葉片設(shè)計(jì)和葉片性能分析相關(guān)理論。根據(jù)翼型理論,借助Qblade計(jì)算軟件對(duì)選取的翼型進(jìn)行性能分析,性能達(dá)標(biāo)后確定為設(shè)計(jì)翼型；根據(jù)葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)理論,對(duì)20w水力渦輪葉型進(jìn)行設(shè)計(jì)；根據(jù)葉素動(dòng)量理論,對(duì)葉片進(jìn)行初步性能分析；借助MATLAB軟件,對(duì)葉型進(jìn)行優(yōu)化；利用葉素動(dòng)量理論對(duì)優(yōu)化后的葉片進(jìn)行性能分析,驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)果。采用CFD方法,借助NUMECA三維數(shù)值模擬軟件對(duì)葉片性能及流場(chǎng)細(xì)節(jié)進(jìn)行研究,分析環(huán)境因素對(duì)水力渦輪性能的影響,并以提升功率為目標(biāo)加裝導(dǎo)流罩。通過(guò)有限元法,對(duì)葉片進(jìn)行模態(tài)分析,確保試驗(yàn)中水力渦輪能夠正常運(yùn)行。此外,搭建水力渦輪測(cè)試平臺(tái),針對(duì)水力渦輪性能影響因素進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn),通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了葉片設(shè)計(jì)的正確性和CFD數(shù)值模擬的可預(yù)測(cè)性。
【關(guān)鍵詞】：潮流能發(fā)電 葉片設(shè)計(jì) 葉片優(yōu)化 CFD 性能試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK730
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-17
• 符號(hào)說(shuō)明17-18
• 第一章 緒論18-28
• 1.1 本文的研究背景及意義18-19
• 1.2 國(guó)內(nèi)外潮流能發(fā)展現(xiàn)狀19-23
• 1.2.1 潮流能開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀19-22
• 1.2.2 核心設(shè)備——水力渦輪簡(jiǎn)介22-23
• 1.3 水力渦輪葉片研究現(xiàn)狀23-25
• 1.3.1 水力渦輪翼型研究現(xiàn)狀23-24
• 1.3.2 水力渦輪葉片設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀24
• 1.3.3 水力渦輪水動(dòng)力性能研究現(xiàn)狀24-25
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線(xiàn)25-27
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容25-26
• 1.4.2 技術(shù)路線(xiàn)26-27
• 1.5 本文難點(diǎn)問(wèn)題27-28
• 第二章 水力渦輪葉片設(shè)計(jì)及性能分析理論28-42
• 2.1 水力渦輪翼型理論28-29
• 2.1.1 翼型參數(shù)28-29
• 2.1.2 翼型性能參數(shù)29
• 2.2 水力渦輪水動(dòng)力性能參數(shù)29-30
• 2.3 水力渦輪葉片設(shè)計(jì)理論30-38
• 2.3.1 貝茨理論(betz)30-33
• 2.3.2 動(dòng)量理論33-35
• 2.3.3 葉素理論35-36
• 2.3.4 葉素動(dòng)量理論36-37
• 2.3.5 Wilson葉片設(shè)計(jì)模型37-38
• 2.4 計(jì)算流體力學(xué)38-41
• 2.4.1 NUMECA38-39
• 2.4.2 控制方程39-40
• 2.4.3 湍流模型40
• 2.4.4 數(shù)值計(jì)算方法40
• 2.4.5 邊界條件的處理40-41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 第三章 葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)42-64
• 3.1 葉片設(shè)計(jì)參數(shù)43-44
• 3.1.1 水力渦輪功率43
• 3.1.2 水流速度43
• 3.1.3 葉尖速比43-44
• 3.1.4 葉片數(shù)目44
• 3.1.5 水力渦輪功率系數(shù)44
• 3.1.6 葉片半徑44
• 3.2 翼型選擇44-52
• 3.2.1 翼型基本性能45-48
• 3.2.2 介質(zhì)對(duì)翼型性能的影響48-49
• 3.2.3 翼型的壓力系數(shù)49-52
• 3.3 Wilson葉片設(shè)計(jì)方法52-61
• 3.3.1 Wilson模型52-55
• 3.3.2 計(jì)算結(jié)果及BEM性能計(jì)算55-58
• 3.3.3 葉型優(yōu)化58-61
• 3.3.4 水力渦輪變槳距角性能計(jì)算61
• 3.4 葉片的三維實(shí)體建模61-63
• 3.4.1 空間坐標(biāo)變換61-62
• 3.4.2 三維實(shí)體建模62-63
• 3.5 本章小結(jié)63-64
• 第四章 水力渦輪水動(dòng)力性能分析64-96
• 4.1 水力渦輪數(shù)值模型64-70
• 4.1.1 物理模型64
• 4.1.2 計(jì)算域的確定64-65
• 4.1.3 有限元網(wǎng)格65-68
• 4.1.4 邊界條件設(shè)定68-69
• 4.1.5 收斂判定69-70
• 4.2 結(jié)論分析70-80
• 4.2.1 水力渦輪性能參數(shù)70-72
• 4.2.2 速度分析72-74
• 4.2.3 壓力分析74-76
• 4.2.4 截而流線(xiàn)與壓力分析76-80
• 4.3 復(fù)雜工況下水力渦輪性能80-85
• 4.3.1 流速影響80-81
• 4.3.2 偏航影響81-83
• 4.3.3 空化影響83-85
• 4.4 導(dǎo)流罩性能分析85-91
• 4.4.1 導(dǎo)流罩物理模型85-87
• 4.4.2 導(dǎo)流罩網(wǎng)格87
• 4.4.3 導(dǎo)流罩流場(chǎng)及性能分析87-89
• 4.4.4 不同開(kāi)口角導(dǎo)流罩89-90
• 4.4.5 加裝導(dǎo)流罩的水力渦輪性能分析90-91
• 4.5 水力渦輪葉片模態(tài)分析91-95
• 4.6 本章小結(jié)95-96
• 第五章 試驗(yàn)研究96-106
• 5.1 試驗(yàn)水槽方案初選96
• 5.2 試驗(yàn)儀器儀表96-100
• 5.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與分析100-105
• 5.3.1 水力渦輪性能試驗(yàn)101
• 5.3.2 水力渦輪變流速試驗(yàn)101-102
• 5.3.3 水力渦輪變槳距角試驗(yàn)102-104
• 5.3.4 不同寬度葉片啟動(dòng)特性試驗(yàn)104-105
• 5.4 本章小結(jié)105-106
• 第六章 總結(jié)與展望106-109
• 6.1 總結(jié)106-107
• 6.2 展望107-109
• 參考文獻(xiàn)109-113
• 附錄113-114
• 致謝114-115
• 研究成果及所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文115-116
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介116-117
• 附件117-118

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;中國(guó)與歐盟合作興建世界首座潮流能電站[J];福建能源開(kāi)發(fā)與節(jié)約;2000年02期

2 ;亞洲第一座潮流能發(fā)電站在岱山建成發(fā)電[J];江西煤炭科技;2007年01期

3 呂忻;郭佩芳;;我國(guó)潮流能資源開(kāi)發(fā)評(píng)述[J];海洋湖沼通報(bào);2011年01期

4 丁曉;李洪遠(yuǎn);;潮流能發(fā)電的潛在環(huán)境影響及其評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究[J];海洋經(jīng)濟(jì);2011年04期

5 張瑞;呂忻;郭佩芳;;我國(guó)潮流能資源調(diào)查與評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題的研究[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);2012年S1期

6 王項(xiàng)南;王靜;李雪臨;朱銳;路寬;吳迪;楊磊;苑苓苓;;潮流能發(fā)電系統(tǒng)性能評(píng)估方法研究[J];海洋技術(shù);2013年03期

7 呂新剛;喬方利;;海洋潮流能資源估算方法研究進(jìn)展[J];海洋科學(xué)進(jìn)展;2008年01期

8 王剛;厲文超;王樹(shù)杰;王建國(guó);李坤;;海洋潮流能發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2010年14期

9 呂新剛;喬方利;趙昌;夏長(zhǎng)水;;海洋潮流能資源的數(shù)值估算——以膠州灣口為例[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);2010年02期

10 鞏冰;朱麗娟;游江;;海洋潮流能發(fā)電系統(tǒng)的控制技術(shù)研究[J];電測(cè)與儀表;2010年08期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王樹(shù)杰;尹克金;李淑一;李冬;;風(fēng)浪流聯(lián)合載荷作用下潮流能發(fā)電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)穩(wěn)定性研究[A];第十四屆中國(guó)海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2009年

2 傅涌廷;;杭州灣潮流能開(kāi)發(fā)設(shè)想[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)海洋能專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第三屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2010年

3 張雪明;徐明奇;朱挽強(qiáng);;自變距雙向流潮流能電站專(zhuān)用水平軸透平設(shè)計(jì)[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)海洋能專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第三屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2010年

4 鮑獻(xiàn)文;王勇智;;加強(qiáng)潮流能發(fā)電的研究與開(kāi)發(fā)[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)海洋能專(zhuān)業(yè)委員會(huì)成立大會(huì)暨第一屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2008年

5 侯放;于華明;鮑獻(xiàn)文;;基于高分辨率數(shù)值模型的舟山群島海域潮流能資源分析[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

6 呂新剛;喬方利;夏長(zhǎng)水;;潮流能資源的數(shù)值估算:以膠州灣口為例[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)海洋能專(zhuān)業(yè)委員會(huì)成立大會(huì)暨第一屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2008年

7 趙龍武;王樹(shù)杰;李冬;;國(guó)內(nèi)外潮流能利用技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[A];第二屆全國(guó)海洋能學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

8 劉宏偉;李偉;林勇剛;馬舜;;基于液壓傳動(dòng)的潮流能發(fā)電裝置及其變槳距機(jī)構(gòu)研究[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)海洋能專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第三屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2010年

9 王剛;王樹(shù)杰;王建國(guó);李坤;;潮流能發(fā)電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)檢測(cè)控制系統(tǒng)研究[A];第二屆全國(guó)海洋能學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

10 劉宏偉;李偉;林勇剛;;海/潮流能發(fā)電裝置葉片翼形優(yōu)化及氣蝕研究[A];中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)海洋能專(zhuān)業(yè)委員會(huì)成立大會(huì)暨第一屆學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集[C];2008年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 國(guó)家海洋技術(shù)中心主任 羅續(xù)業(yè);我國(guó)潮流能開(kāi)發(fā)利用前景光明[N];中國(guó)海洋報(bào);2010年

2 國(guó)家海洋技術(shù)中心 羅續(xù)業(yè);潮流能：部分已實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)輸電[N];中國(guó)海洋報(bào);2010年

3 記者　沈良中　縣報(bào)道組　趙紅澤　傅元元;湍急海潮送電來(lái)[N];浙江日?qǐng)?bào);2005年

4 記者 方智斌　金春玲 市民記者 楊岱斌;托起海洋新能源的明天[N];舟山日?qǐng)?bào);2011年

5 記者 林上軍;舟山：暢想海上“大三峽”[N];浙江日?qǐng)?bào);2010年

6 仲文玉;高性能復(fù)材葉片用于海上潮流能發(fā)電[N];中國(guó)建材報(bào);2013年

7 張弘_" 孫科;“海能-Ⅰ”號(hào)趕潮流 運(yùn)行態(tài)勢(shì)良好[N];中國(guó)船舶報(bào);2013年

8 記者 朱申路　通訊員 張舒 王一;潮流能發(fā)電向產(chǎn)業(yè)化又近一步[N];舟山日?qǐng)?bào);2014年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 馬舜;水平軸潮流能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換率及功率控制研究[D];浙江大學(xué);2011年

2 張蕭;共水平軸潮流能自變距雙透平技術(shù)研究[D];東北師范大學(xué);2013年

3 郭偉;新型豎軸潮流能轉(zhuǎn)換裝置數(shù)值與試驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2014年

4 徐明奇;潮流能直驅(qū)式海水淡化裝置技術(shù)及仿真研究[D];東北師范大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 呂忻;潮流能資源調(diào)查與評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2011年

2 安佰娜;潮流能發(fā)電場(chǎng)尾流場(chǎng)數(shù)值模擬及其多機(jī)組影響規(guī)律研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2012年

3 袁金雄;潮流能提取水動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值研究[D];浙江大學(xué);2012年

4 高連勝;錨定式潮流能發(fā)電系統(tǒng)及其控制器研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 葉青;潮流能發(fā)電裝置電力輸出性能監(jiān)測(cè)評(píng)估[D];華北電力大學(xué);2015年

6 夏海南;潮流能發(fā)電裝置功率特性測(cè)試分析方法研究[D];大連海洋大學(xué);2015年

7 宋文龍;水平軸潮流能水輪機(jī)葉片的優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

8 朱斌;水平軸潮流能捕獲槳葉的設(shè)計(jì)與研究[D];寧波大學(xué);2015年

9 吳霞;低流速潮流能捕獲機(jī)構(gòu)導(dǎo)流裝置性能研究[D];太原科技大學(xué);2014年

10 王丹丹;水平軸潮流能發(fā)電水輪機(jī)尾流場(chǎng)效應(yīng)及其影響規(guī)律研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：984076