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定槳距水平軸海流機葉輪的水動力外形設計及性能評價

發(fā)布時間:2016-10-17 11:56

  本文關鍵詞:石油安全理論與實踐問題研究,,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。


《浙江大學》 2015年

定槳距水平軸海流機葉輪的水動力外形設計及性能評價

黃光勝  

【摘要】:隨著化石能源的日趨枯竭,海洋逐漸成為世界各國開發(fā)新能源的主戰(zhàn)場。海流能是海洋能的重要形式之一,它的開發(fā)利用對于我國能源產業(yè)具有重要意義。水平軸海流機是將海流能轉換為電能的主要設備,其葉輪的設計是海流機設計的核心問題之一。水平軸海流機葉輪相關的理論及設計方法目前處于探索階段,尚未形成一套成熟的設計理論體系,所以該領域的研究具備較大的創(chuàng)新空間和研究價值。本文以定槳距水平軸海流機葉輪為研究對象,參考水平軸風力機的相關理論和設計方法,提出一種適用于海流機葉輪設計的新方法,并以此方法實現(xiàn)了100 KM定槳距水平軸海流機葉輪的水動力外形設計及性能評價。主要工作如下:(1)闡述了水平軸海流機研究的背景及意義,介紹了水平軸海流機的研究發(fā)展現(xiàn)狀以及葉素-動量理論等可用于水平軸海流機葉輪設計的基礎設計理論。(2)闡述了翼型升阻特性、失速等翼型相關的基本理論,并根據翼型選用原則以及海流的雷諾數(shù),確定了本文的設計用翼型為NACA 63-4XX翼型系列。(3)運用FLUENT軟件對設計用翼型進行二維數(shù)值模擬。采用二維“C”形O-Grid結構化網格策略進行網格劃分,得到高質量的二維網格。將翼型升阻特性仿真數(shù)據與國外權威實驗數(shù)據進行比較,驗證了FLUENT數(shù)值模擬方法的有效性;比較了翼型在兩種不同流體介質中的升阻特性,發(fā)現(xiàn)兩者差別很;還研究了厚度對翼型升阻特性的影響,得到的結論是厚度越大升阻比越小。(4)比較了Glauert方法與Wilson方法的異同,確定本文的設計方法主要參照Wilson方法,并結合海況參數(shù)和葉輪基本參數(shù),采用MATLAB編程的方法高效地實現(xiàn)了本文的主體設計思想。通過程序迭代計算得到葉片各個特征截面的弦長、扭角等參數(shù),完成葉輪總體的水動力外形設計。(5)利用Pro/E軟件對設計的葉輪進行三維參數(shù)化建模,采用基于葉素-動量理論的計算模型,并結合Prandtl修正和Glauert修正,對葉輪的水動力性能進行校核評價,驗證了本文設計方法的有效性。

【關鍵詞】:
【學位授予單位】:浙江大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2015
【分類號】:TM612
【目錄】:

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本文編號:142733

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