發(fā)布時間：2021-01-18 10:37

　　隨著能源壓力和環(huán)境壓力的日益增加,開發(fā)新的可再生能源變得尤為重要,而占地球面積70%以上的海洋蘊藏的能源更是受到了極大的關注,國內(nèi)外近岸能源的開發(fā)得到了極大的發(fā)展。潮流能作為一種可預測性強,能量密度高,不產(chǎn)生用地沖突的能源具有極大的開發(fā)價值,而國內(nèi)130余條適于潮流能開發(fā)的黃金水道更為我國潮流能開發(fā)提供了極大的便利。潮流能水輪機作為主要的獲能機構(gòu),國外已經(jīng)發(fā)展至兆瓦級,而國內(nèi)鮮見有關工作。本文以120kW的水平軸潮流能水輪機的開發(fā)為背景開展了論文工作。在原有小功率水輪機研究的基礎上通過比尺放大原1kW水輪機得到DUTTCT_H120A的設計方案。根據(jù)BEM方法和Wilson方法編寫葉片設計程序,使用程序設計120kW水平軸潮流能水輪機,分析設計結(jié)果進一步得到B,C兩種設計方案。DUTTCT_H120B在A型水輪機的基礎上參考BEM設計方法和Wilson方法的設計結(jié)果通過縮短葉片弦長降低了水輪機密實度,DUTTCT_H120C則通過調(diào)整葉片中、前段的安裝角得到。針對三種設計方案使用CFD和CSD以及實驗方法對水輪機的流體、結(jié)構(gòu)性... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及研究意義
    1.2 潮流能
        1.2.1 引言
        1.2.2 國內(nèi)潮流能蘊含情況
        1.2.3 國外潮流能蘊含情況
    1.3 潮流能技術究現(xiàn)狀
        1.3.1 潮流能技術的優(yōu)勢與限制
        1.3.2 國內(nèi)潮流能技術的發(fā)展
        1.3.3 國外潮流能技術的發(fā)展（ARC）
    1.4 潮流能獲能裝置
        1.4.1 水平軸潮流能水輪機
        1.4.2 豎直軸潮流能水輪機
        1.4.3 震蕩式潮流能水輪機
    1.5 課題組潮流能水輪機發(fā)展
    1.6 本文工作要點
2 基本理論
    2.1 靜止圓盤理論
        2.1.1 動量定理
        2.1.2 功率系數(shù)
        2.1.3 貝茲極限
        2.1.4 推力系數(shù)
    2.2 轉(zhuǎn)動圓盤理論
        2.2.1 尾跡轉(zhuǎn)動
        2.2.2 角動量定理
        2.2.3 最大功率
        2.2.4 尾流結(jié)構(gòu)
    2.3 轉(zhuǎn)子葉片理論
        2.3.1 葉素理論
        2.3.2 葉素-動量定理（BEM方法）
        2.3.3 轉(zhuǎn)子力矩和功率的確定
    2.4 葉片設計方法
        2.4.1 簡化法
        2.4.2 Glauert法
        2.4.3 Schmitz法
        2.4.4 Wilson法
        2.4.5 BEM法
    2.5 本章小結(jié)
H120水輪機葉片設計">3 DUTTCT_H120水輪機葉片設計
    3.1 引言
    3.2 潮流能水輪機翼型
        3.2.1 翼型基本概念
        3.2.2 潮流能水輪機翼型發(fā)展概況
        3.2.3 NREL系列翼型
foil在葉片設計中的應用">        3.2.4 X_foil在葉片設計中的應用
    3.3 120kW水輪機葉片設計
        3.3.1 Wilson法設計120kW水輪機
        3.3.2 BEM法設計120kW水輪機
H120A水輪機">        3.3.3 DUTTCT_H120A水輪機
H120B水輪機">        3.3.4 DUTTCT_H120B水輪機
H120C水輪機">        3.3.5 DUTTCT_H120C水輪機
    3.4 水輪機葉片建模
    3.5 本章小結(jié)
H120水輪機葉片分析">4 DUTTCT_H120水輪機葉片分析
    4.1 MRF控制方程
H120A潮流能水輪機工作特性曲線">    4.2 DUTTCT_H120A潮流能水輪機工作特性曲線
        4.2.1 模型設置
        4.2.2 網(wǎng)格收斂性
H120工作特性曲線">        4.2.3 DUTTCT_H120工作特性曲線
H120的CFD計算結(jié)果及分析">    4.3 DUTTCT_H120的CFD計算結(jié)果及分析
        4.3.1 尾流分析
        4.3.2 水輪機截面速度分布
        4.3.3 水輪機表面壓力分布
        4.3.4 葉片截面流線
H120的CSD計算結(jié)果及分析">    4.4 DUTTCT_H120的CSD計算結(jié)果及分析
        4.4.1 結(jié)構(gòu)鋼計算結(jié)果
        4.4.2 錳青銅計算結(jié)果
    4.5 本章小結(jié)
5 水輪機模型實驗
    5.1 實驗平臺
        5.1.1 水輪機主體
        5.1.2 偏航系統(tǒng)
        5.1.3 測試系統(tǒng)
    5.2 實驗方案
    5.3 實驗結(jié)果對比
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
附錄A Wilson方法設計水輪機葉片程序
附錄B BEM方法設計水輪機葉片程序
附錄C 水輪機葉片快速成型程序
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]潮流能研究現(xiàn)狀2015——水動力學[J]. 張亮,尚景宏,張之陽,姜勁,王曉航.  水力發(fā)電學報. 2016(02)
[2]水平軸潮流能水輪機空化特性研究[J]. 張亮,房良,張學偉.  華中科技大學學報(自然科學版). 2015(02)
[3]Marine renewable energy in China: Current status and perspectives[J]. Yong-liang ZHANG,Zheng LIN,Qiu-lin LIU.  Water Science and Engineering. 2014(03)
[4]潮流能研究現(xiàn)狀2013[J]. 張亮,李新仲,耿敬,張學偉.  新能源進展. 2013(01)
[5]豎軸潮流能水輪機實驗臺設計及水動力性能測試[J]. 趙廣,郭嘉楠,劉艷,宿曉輝,孫濤,楊冉升.  太陽能學報. 2013(07)
[6]豎直軸潮流發(fā)電水輪機調(diào)距機構(gòu)設計[J]. 孔凡凱,鄭大勇,孫桂林,應麗霞.  哈爾濱工程大學學報. 2011(09)
[7]水平軸螺旋槳式海流能發(fā)電裝置模型分析及試驗研究[J]. 劉宏偉,李偉,林勇剛,馬舜.  太陽能學報. 2009(05)
[8]一種豎軸潮流發(fā)電水輪機性能優(yōu)化方法的初步研究[J]. 汪魯兵,張亮,曾念東.  哈爾濱工程大學學報. 2004(04)

博士論文
[1]柔性葉片潮流能水輪機水動力學性能研究[D]. 王樹杰.中國海洋大學 2009

碩士論文
[1]應用PimpleDyMFoam的水平軸潮流能水輪機數(shù)值計算研究[D]. 張凱琳.大連理工大學 2013
[2]豎軸潮流水輪機水動力性能的實驗與數(shù)值研究[D]. 楊冉升.大連理工大學 2013
[3]潮流能水平軸水輪機葉片優(yōu)化及水動力性能研究[D]. 陳存福.中國海洋大學 2012



本文編號：2984803