海流能作為一種分布廣泛、能量大且穩(wěn)定的可再生能源,可以為海洋空間站、預(yù)置武器、充電基站以及潛標(biāo)等海洋裝備提供長期的能源補(bǔ)給,因此如何高效開發(fā)利用海流能資源成為目前研究熱點(diǎn)問題。海流能水輪機(jī)作為一種可以高效穩(wěn)定的將海流能轉(zhuǎn)換為電能的裝置,在海流能開發(fā)利用過程中廣泛應(yīng)用。在海流能水輪機(jī)設(shè)計研發(fā)過程,多變的海流環(huán)境對水輪機(jī)水動力性能影響較大,如何在復(fù)雜的海洋環(huán)境中提高水輪機(jī)的獲能效率是目前研究的重點(diǎn)方向。本文首先對水輪機(jī)周圍海流環(huán)境展開分析研究,根據(jù)水輪機(jī)周圍海流流速較低、受來流流速和流向波動影響較大的特點(diǎn),基于動量理論、葉素理論和葉片設(shè)計基礎(chǔ)理論對水輪機(jī)葉片設(shè)計流程進(jìn)行研究,結(jié)合海洋裝備的能源補(bǔ)給需求,提出水輪機(jī)設(shè)計技術(shù)指標(biāo),利用Wilson設(shè)計方法設(shè)計適用于低速動態(tài)來流環(huán)境下工作的水輪機(jī)葉片。在水輪機(jī)模型建立的基礎(chǔ)上,本文主要從CFD仿真模擬的角度圍繞水輪機(jī)在復(fù)雜海流環(huán)境條件下的水動力特性展開研究。為了模擬水輪機(jī)在復(fù)雜海流環(huán)境條件下的運(yùn)動,提出采用重疊網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)在計算域中的多自由度運(yùn)動,結(jié)合DFBI運(yùn)動求解模型實(shí)現(xiàn)對水輪機(jī)在來流作用下被動運(yùn)動過程,詳細(xì)監(jiān)測水輪機(jī)在非定常來流作用下... 

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 海流能水輪機(jī)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 水輪機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.2 水輪機(jī)葉片設(shè)計研究現(xiàn)狀
        1.2.3 水輪機(jī)水動力性能研究現(xiàn)狀
        1.2.4 水輪機(jī)數(shù)值計算方法研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容
第二章 基于Wilson法的低流速水輪機(jī)葉片設(shè)計
    2.1 翼型理論
        2.1.1 翼型幾何參數(shù)
        2.1.2 翼型類型
        2.1.3 翼型水動力性能
    2.2 葉片設(shè)計基礎(chǔ)理論
        2.2.1 動量理論
        2.2.2 葉素理論
        2.2.3 葉片設(shè)計理論
    2.3 葉片設(shè)計與建模
        2.3.1 設(shè)計參數(shù)
        2.3.2 設(shè)計方案
    2.4 本章小結(jié)
第三章 水輪機(jī)水動力特性數(shù)值計算方法研究
    3.1 重疊網(wǎng)格技術(shù)和DFBI運(yùn)動求解方法研究
        3.1.1 重疊網(wǎng)格基本概念
        3.1.2 重疊網(wǎng)格生成原理
        3.1.3 DFBI運(yùn)動求解原理
    3.2 水輪機(jī)數(shù)值計算模型
        3.2.1 數(shù)學(xué)模型
        3.2.2 物理模型和網(wǎng)格劃分
        3.2.3 邊界條件和計算求解
    3.3 數(shù)值計算方法驗(yàn)證
        3.3.1 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
        3.3.2 計算模型驗(yàn)證
    3.4 本章小結(jié)
第四章 不同流速條件下水輪機(jī)水動力特性研究
    4.1 均勻流速條件下水輪機(jī)水動力特性
        4.1.1 設(shè)計流速下水輪機(jī)水動力特性
        4.1.2 不同流速下水輪機(jī)水動力特性
    4.2 動態(tài)流速條件下水輪機(jī)水動力特性
        4.2.1 葉片表面壓力和轉(zhuǎn)速變化
        4.2.2 獲能效率隨流速變化
        4.2.3 軸向力變化
    4.3 導(dǎo)流罩對水輪機(jī)水動力特性的影響
        4.3.1 導(dǎo)流罩構(gòu)型設(shè)計
        4.3.2 均勻流速下導(dǎo)流罩對水輪機(jī)的水動力特性影響
        4.3.3 動態(tài)流速下導(dǎo)流罩對水輪機(jī)水動力性能影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 動態(tài)偏航條件下水輪機(jī)水動力特性研究
    5.1 動態(tài)偏航條件下水輪機(jī)水動力特性
    5.2 尾舵對水輪機(jī)跟流特性影響
        5.2.1 水輪機(jī)尾舵工作原理及模型
        5.2.2 流向變化對水輪機(jī)跟流特性影響
        5.2.3 流速變化對水輪機(jī)跟流性能影響
    5.3 本章小結(jié)
第六章 全文總結(jié)
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 本文主要創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 后續(xù)工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參加科研工作情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]流體機(jī)械旋轉(zhuǎn)湍流計算模型研究進(jìn)展[J]. 王福軍.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2016(02)
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碩士論文
[1]潮流能水平軸水輪機(jī)葉片優(yōu)化及水動力性能研究[D]. 陳存福.中國海洋大學(xué) 2012
[2]風(fēng)力機(jī)專用翼型的空氣動力特性研究[D]. 李銀然.蘭州理工大學(xué) 2010
[3]風(fēng)力發(fā)電葉片鋪放機(jī)設(shè)計與仿真研究[D]. 文小軍.武漢理工大學(xué) 2010
[4]風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片設(shè)計方法研究[D]. 王凡.南京理工大學(xué) 2007



本文編號：3658147