本文關(guān)鍵詞：水平軸潮流能水輪機(jī)水動(dòng)力性能及流場(chǎng)特性研究　出處：《中國(guó)海洋大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：潮流能是一種比較充足的海洋資源,它具有較好預(yù)測(cè)性、輸出平穩(wěn)等特點(diǎn)。水平軸潮流能水輪機(jī)由于效率比較高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等原因在潮流能的開(kāi)發(fā)過(guò)程中被廣泛使用,大量研究機(jī)構(gòu)對(duì)水平軸水輪機(jī)展開(kāi)了研究和實(shí)驗(yàn)。因?yàn)閷?duì)潮流能的開(kāi)發(fā)利用處在初級(jí)階段,還沒(méi)有對(duì)潮流能水輪機(jī)進(jìn)行深入研究。論文從水平軸潮流能水輪機(jī)自身及周?chē)鲌?chǎng)的角度,通過(guò)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法、葉素動(dòng)量理論和實(shí)驗(yàn)的方法,研究水輪機(jī)在潮流中的水動(dòng)力性能及流場(chǎng)特性。論文首先介紹了潮流能水輪機(jī)的分類(lèi),分析水平軸潮流能水輪機(jī)的工作原理,提出研究?jī)?nèi)容和研究思路；介紹潮流能水輪機(jī)動(dòng)力性能分析的基本理論,利用基本理論組合進(jìn)行水輪機(jī)水動(dòng)力性能理論分析；通過(guò)理論計(jì)算可知：槳距角一定的情況下,流速越大,葉片對(duì)軸的轉(zhuǎn)矩越大；來(lái)流速度一定的情況下,葉片對(duì)軸的轉(zhuǎn)矩隨著槳距角的增大呈現(xiàn)出先增大后減小的變化。采用計(jì)算流體力學(xué)方法,創(chuàng)建水平軸潮流能水輪機(jī)的分析模型,對(duì)不同形式的水平軸潮流能水輪機(jī)在不同工作情況下進(jìn)行水動(dòng)力性能及流場(chǎng)特性的仿真分析,初步總結(jié)水平軸潮流能水輪機(jī)水動(dòng)力性能和周?chē)鲌?chǎng)的特性；通過(guò)數(shù)值模擬可知：(1)槳距角一定的情況下,流速越大,葉片對(duì)軸的轉(zhuǎn)矩越大；(2)來(lái)流速度一定情況下,葉片對(duì)軸的轉(zhuǎn)矩隨著槳距角的增大呈現(xiàn)出先增大后減小的變化；(3)槳距角一定的情況下,流速越大,水輪機(jī)速度分布云圖顏色越深,水輪機(jī)轉(zhuǎn)速越大；(4)來(lái)流速度一定的情況下,水輪機(jī)的速度分布云圖顏色隨著槳距角的增大由淺變深,然后由深變淺,水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著槳距角的增大呈現(xiàn)出先增大后減小的變化；(5)槳距角一定的情況下,流速越大,水輪機(jī)周?chē)鲌?chǎng)的速度分布云圖顏色越深,水輪機(jī)轉(zhuǎn)速越大;(6)來(lái)流速度一定的情況下,水輪機(jī)周?chē)鲌?chǎng)的速度分布云圖顏色隨著槳距角的增大由淺變深,然后由深變淺,水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著槳距角的增大呈現(xiàn)出先增大后減小的變化。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn),充分驗(yàn)證計(jì)算流體力學(xué)方法及葉素動(dòng)量理論方法的準(zhǔn)確性。本文通過(guò)對(duì)水平軸潮流能水輪機(jī)水動(dòng)力性能和流場(chǎng)特性的分析,揭示水平軸潮流能水輪機(jī)在各種工作情況下的動(dòng)力性能及周?chē)鲌?chǎng)的特性,對(duì)水平軸潮流能水輪機(jī)的下一步研究提供了借鑒和指導(dǎo),對(duì)水平軸潮流能水輪機(jī)在工程中的使用提供了理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:The power flow energy is a kind of abundant marine resources, which has the characteristics of better predictability and smooth output. Horizontal axis tidal current turbine is widely used in the development of tidal current energy due to its high efficiency and smooth operation. A large number of research institutions have carried out research and experiment on horizontal axis turbine. Because the development and utilization of the power flow is in the primary stage, there is no further research on the power flow turbine. From the angle of the horizontal axis tidal current turbine and the flow field around it, the hydrodynamic performance and flow field characteristics of the turbine in tidal current are studied by computational fluid dynamics, Ye Su momentum theory and experimental method. This paper first introduces the current energy turbine classification, analysis of the working principle of horizontal Tidal Turbine, puts forward the research content and research ideas; the basic theory analysis of tidal current energy turbine performance of turbine, the hydrodynamic performance of the theoretical analysis by using the basic theory of combination; theoretical calculation shows that: the pitch angle under the condition, the higher the velocity, blade torque on the shaft is larger; flow velocity under the torque on the shaft with the change of blade pitch angle increased showing increased and then decreased. By using the method of computational fluid dynamics to create a horizontal axis tidal current energy analysis model of the turbine, simulation analysis of different forms of horizontal axis tidal current turbine hydrodynamic performance and flow field characteristics under different working conditions, a preliminary summary of horizontal axis tidal current turbine hydrodynamic performance and the flow field around the characteristics; the numerical simulation shows that the pitch: (1) under certain circumstances, the higher the velocity, the bigger shaft torque on the blade; (2) to flow under a certain speed, blade on axial torque change with the increase of the pitch angle increases at first and then decreased; (3) the pitch angle under the condition of a certain velocity large turbine speed distribution becomes darker, the turbine speed is larger; (4) the flow velocity of the turbine, the velocity distribution of the color with increasing pitch from shallow to deep and from deep to shallow, turbine rotor With the change of speed increase the pitch increases at first and then decreased; (5) the pitch angle under certain circumstances, the higher the velocity, the turbine flow field around the velocity distribution of the deeper the color, the turbine speed is larger; (6) the flow velocity of the turbine, the flow field around the speed with the increase of the pitch angle distribution of color from shallow to deep and from deep to shallow, the turbine speed changes with the increase of the pitch angle showing increased and then decreased. The experimental scheme is designed to verify the accuracy of the computational fluid mechanics method and the leaf prime momentum theory. In this paper, through the analysis of turbine hydrodynamic performance and flow characteristics of the tidal current, reveal the characteristics of horizontal axis tidal current turbine in various working conditions and dynamic performance of the flow field around the horizontal axis tidal current can provide reference and guidance for the next step of the research of the turbine, the horizontal axis tidal current can provide the theoretical basis for use of hydraulic turbine in engineering.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TK730

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