海洋中蘊(yùn)含著豐富的能量,且目前開(kāi)發(fā)不足。對(duì)于潮流能發(fā)電而言,由于其安全可靠,清潔無(wú)污染,具有較強(qiáng)的開(kāi)發(fā)前景。潮流能水輪機(jī)主要分為兩類,一類是水平軸式,另一類是垂直軸式。相比于水平軸水輪機(jī),垂直軸水輪機(jī)結(jié)構(gòu)形式相對(duì)簡(jiǎn)單、并能適應(yīng)任意的來(lái)流方向,不需要額外的換向裝置。然而,其能量轉(zhuǎn)換效率低于水平軸式水輪機(jī),且在運(yùn)行時(shí)有較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),容易引起結(jié)構(gòu)疲勞。另外,水輪機(jī)的輸出端通常直接或間接的與發(fā)電機(jī)相連,發(fā)電機(jī)在發(fā)電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生負(fù)載力矩,該負(fù)載相當(dāng)于一個(gè)阻尼器,會(huì)反作用于水輪機(jī),因此,不同的發(fā)電機(jī)負(fù)載會(huì)改變水輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。本文首先利用ANSYS FLUENT數(shù)值模擬軟件對(duì)垂直軸潮流能水輪機(jī)的水動(dòng)力性能及能量利用率進(jìn)行了分析。采用了與之前海試中使用的相類似的垂直軸水輪機(jī),在分析中考慮了變轉(zhuǎn)速及輸出端負(fù)載對(duì)水輪機(jī)的影響,并通過(guò)負(fù)載系數(shù)確定了四種工況。結(jié)果證實(shí),在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)水輪機(jī)轉(zhuǎn)速非恒定,會(huì)在某一區(qū)間內(nèi)呈現(xiàn)周期性變化。而隨著輸出端負(fù)載的增大,水輪機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)降低并且脈動(dòng)性增強(qiáng)。另外,在一定范圍內(nèi),隨著負(fù)載的增大,能量利用率會(huì)相應(yīng)提高,最大值可達(dá)到46%,但若繼續(xù)增大負(fù)載,則會(huì)發(fā)生過(guò)載現(xiàn)象。然后,就垂... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 背景介紹
    1.2 潮流能發(fā)電
        1.2.1 潮流能發(fā)電由來(lái)
    1.3 潮流能水輪機(jī)
        1.3.1 潮流能提取裝置介紹
        1.3.2 潮流能發(fā)電裝置國(guó)內(nèi)外的進(jìn)展
        1.3.3 垂直軸潮流能水輪機(jī)的特點(diǎn)
    1.4 導(dǎo)流涵道
        1.4.1 導(dǎo)流涵道裝置介紹
        1.4.2 導(dǎo)流涵道國(guó)內(nèi)外進(jìn)展
        1.4.3 導(dǎo)流涵道的優(yōu)勢(shì)
    1.5 本文研究?jī)?nèi)容
        1.5.1 水輪機(jī)動(dòng)力響應(yīng)和獲能效率研究
        1.5.2 導(dǎo)流涵道增速裝置性能研究
        1.5.3 垂直軸水輪機(jī)與導(dǎo)流涵道相互作用研究
2 垂直軸水輪機(jī)葉片理論分析及CFD基礎(chǔ)
    2.1 基于葉素理論的水輪機(jī)葉片水動(dòng)力分析
        2.1.1 升力系數(shù)與阻力系數(shù)
        2.1.2 水動(dòng)力矩
    2.2 流管動(dòng)量模型
    2.3 渦流模型
    2.4 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析方法
        2.4.1 雷諾平均的N-S方程
        2.4.2 湍流封閉模型
        2.4.3 Simple算法
        2.4.4 滑移網(wǎng)格方法
        2.4.5 用戶自定義函數(shù)（UDF）
    2.5 本章小結(jié)
3 垂直軸水輪機(jī)水動(dòng)力性能的數(shù)值模擬
    3.1 水輪機(jī)運(yùn)動(dòng)方程及能量利用率
    3.2 垂直軸水輪機(jī)物理模型參數(shù)
    3.3 數(shù)值模型
        3.3.1 計(jì)算域處理
        3.3.2 網(wǎng)格處理
    3.4 邊界條件及相關(guān)參數(shù)設(shè)置
    3.5 數(shù)值模擬結(jié)果分析
        3.5.1 確定的阻尼系數(shù)分析
        3.5.2 不同阻尼系數(shù)下的對(duì)比分析
    3.6 本章小結(jié)
4 導(dǎo)流涵道水動(dòng)力性能的數(shù)值模擬
    4.1 導(dǎo)流涵道物理模型參數(shù)
    4.2 數(shù)值模型
        4.2.1 計(jì)算域處理
        4.2.2 網(wǎng)格處理
    4.3 邊界條件及相關(guān)參數(shù)設(shè)置
    4.4 數(shù)值模擬結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
5 垂直軸水輪機(jī)與導(dǎo)流涵道相互作用數(shù)值模擬及機(jī)理分析
    5.1 物理模型參數(shù)
    5.2 數(shù)值模型
        5.2.1 計(jì)算域處理
        5.2.2 網(wǎng)格處理
    5.3 邊界條件及相關(guān)參數(shù)設(shè)置
    5.4 數(shù)值模擬結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號(hào)：3002838