發(fā)展清潔可再生能源是滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源需求,改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的必由之路,我國(guó)潮流能資源豐富,開(kāi)發(fā)潮流能具有重要意義。液態(tài)金屬磁流體發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于潮流能捕獲裝置,能夠取代傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī),減少能量轉(zhuǎn)換過(guò)程,大幅簡(jiǎn)化裝置結(jié)構(gòu)。本文重點(diǎn)研究液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)理,探索基于Fluent軟件的數(shù)值模擬方法,分析發(fā)電通道特性,對(duì)雙通道聯(lián)動(dòng)液態(tài)金屬磁流體發(fā)電進(jìn)行研究。首先,基于基本假設(shè),耦合流體力學(xué)方程與電磁學(xué)方程,建立液態(tài)金屬磁流體控制方程;針對(duì)電流密度矢量的求解給出誘導(dǎo)磁場(chǎng)法和電勢(shì)法兩種方法;通過(guò)對(duì)霍爾參數(shù)的估算,確定采用連續(xù)電極法拉第型液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)。然后,建立三維矩形截面發(fā)電通道模型,基于Fluent軟件MHD模塊,分別選用誘導(dǎo)磁場(chǎng)法和電勢(shì)法研究空載特性和負(fù)載特性,采用修正的κ-ε湍流模型和SIMPLE算法進(jìn)行求解,并通過(guò)兩個(gè)文獻(xiàn)算例驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法的正確性;而后從能量結(jié)構(gòu)推算出發(fā)電功率與效率。其次,定義速度剖面波動(dòng)程度和端部效應(yīng)影響因子,分析磁感應(yīng)強(qiáng)度、入口速度、通道寬度和相互作用參數(shù)等對(duì)液態(tài)金屬磁流體發(fā)電通道的動(dòng)力學(xué)及電磁學(xué)特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:通道參數(shù)改變,速度剖面波動(dòng)... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)說(shuō)明
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 液態(tài)金屬磁流體發(fā)電研究概況
        1.2.1 磁流體發(fā)電
        1.2.2 熱力學(xué)循環(huán)液態(tài)金屬磁流體發(fā)電
        1.2.3 直接驅(qū)動(dòng)式液態(tài)金屬磁流體發(fā)電
    1.3 液態(tài)金屬磁流體發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展
        1.3.1 發(fā)電通道特性
        1.3.2 研究方法
    1.4 研究?jī)?nèi)容及意義
第2章 液態(tài)金屬磁流體發(fā)電理論
    2.1 液態(tài)金屬磁流體發(fā)電基本原理
    2.2 液態(tài)金屬磁流體控制方程
        2.2.1 基本假設(shè)
        2.2.2 控制方程
        2.2.3 邊界條件
    2.3 電流密度矢量求解方程
        2.3.1 誘導(dǎo)磁場(chǎng)法
        2.3.2 電勢(shì)法
    2.4 相似參數(shù)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 液態(tài)金屬磁流體發(fā)電數(shù)值模擬方法
    3.1 Fluent MHD模塊介紹
    3.2 計(jì)算模型
        3.2.1 物理模型與網(wǎng)格劃分
        3.2.2 參數(shù)設(shè)置
    3.3 數(shù)值模擬方法驗(yàn)證
        3.3.1 Hunt算例
        3.3.2 Kobayashi算例
    3.4 發(fā)電參數(shù)計(jì)算
        3.4.1 電學(xué)參數(shù)
        3.4.2 能量結(jié)構(gòu)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 液態(tài)金屬磁流體發(fā)電通道特性分析
    4.1 通道參數(shù)
    4.2 動(dòng)力學(xué)特性分析
        4.2.1 磁感應(yīng)強(qiáng)度
        4.2.2 入口速度
        4.2.3 通道寬度
        4.2.4 相互作用參數(shù)
    4.3 電磁學(xué)特性分析
        4.3.1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
        4.3.2 端部效應(yīng)
        4.3.3 電磁功率及效率
        4.3.4 負(fù)載特性
    4.4 本章小結(jié)
第5章 雙通道聯(lián)動(dòng)液態(tài)金屬磁流體發(fā)電研究
    5.1 雙聯(lián)動(dòng)液態(tài)金屬磁流體發(fā)電介紹
    5.2 雙通道仿真模型
    5.3 直流雙發(fā)電通道特性
        5.3.1 空載特性
        5.3.2 負(fù)載特性
    5.4 交流雙聯(lián)動(dòng)發(fā)電通道的運(yùn)行特性
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果
致謝
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]雙水翼聯(lián)動(dòng)捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與水動(dòng)力分析[D]. 黃鳳躍.山東大學(xué) 2017
[2]液態(tài)金屬磁流體發(fā)電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 曹嘉彬.南京航空航天大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3201743