本文關(guān)鍵詞：雙螺旋轉(zhuǎn)子式波浪能發(fā)電裝置數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：波浪能蘊(yùn)藏豐富,便于采集利用,是環(huán)保無污染可再生的綠色能源。在當(dāng)前能源危機(jī)的社會(huì)背景下,波浪能的開發(fā)利用對(duì)社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)繁榮和邊防建設(shè)的能源供應(yīng)有著重要意義。針對(duì)課題組提出的雙螺旋轉(zhuǎn)子式波浪能裝置,本文從理論分析、仿真模擬、水槽實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面進(jìn)行了相關(guān)研究。主要內(nèi)容有:(1)從能源利用與社會(huì)發(fā)展的角度闡述課題研究的背景和意義,并對(duì)國內(nèi)外波浪能裝置進(jìn)行分類研究,分析這些裝置的工作機(jī)理及裝置特性;(2)對(duì)裝置與波浪相互作用機(jī)理進(jìn)行分析,基于三維勢流理論,分別得出過流部件圓管所受波浪力方程和葉輪葉片上的動(dòng)力方程,為后面三維全流道模擬仿真中相關(guān)物性參數(shù)、邊界條件等項(xiàng)設(shè)置提供流體力學(xué)參考;(3)利用計(jì)算流體力學(xué)計(jì)算軟件進(jìn)行了三維全流道模擬仿真,研究表明:當(dāng)來流速度較小時(shí),12mm葉片厚度時(shí)的轉(zhuǎn)矩略大于另外兩種情況,可以說葉片厚度對(duì)轉(zhuǎn)矩影響不大;而當(dāng)來流速度較大時(shí),葉片厚度對(duì)轉(zhuǎn)矩影響明顯起來,葉片厚度為8mm時(shí)的轉(zhuǎn)矩最小,葉片厚度為4mm時(shí)的轉(zhuǎn)矩大于另外兩種情況,說明在來流速度較大時(shí),葉片越薄,葉片形狀越符合流線,裝置效率越高;在不同流速下,轉(zhuǎn)矩隨著葉片高度的增加而降低;在不同流速下,隨著葉輪長度的增加,轉(zhuǎn)矩先升后降,在60mm附近處較大;葉緣間隙對(duì)轉(zhuǎn)矩的影響還是比較明顯的,隨著間隙越大,轉(zhuǎn)矩卻在減小;間隙增大,泄漏損失增加,裝置效率降低;隨著葉片數(shù)的增加,轉(zhuǎn)矩先升后降,在葉片數(shù)15左右達(dá)到最大,來流速度越大,這種現(xiàn)象越明顯;附加收縮段能夠有效地改變流動(dòng)狀態(tài),獲得較大的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)矩,對(duì)提升裝置效率很有幫助,收縮段傾斜角在15?時(shí)轉(zhuǎn)矩最大;(4)對(duì)裝置模型進(jìn)行波浪水槽實(shí)驗(yàn),改變?cè)觳▍?shù),采集裝置輸出參數(shù),分析波浪對(duì)裝置性能的影響,針對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題提出參考性建議。實(shí)驗(yàn)表明,40cm水深時(shí),裝置轉(zhuǎn)速最快,且轉(zhuǎn)速隨著周期的增加而降低。
【關(guān)鍵詞】：波浪能 雙螺旋轉(zhuǎn)子 能量轉(zhuǎn)換 CFD仿真 水槽實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM612;P743.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 課題的研究背景和意義10-11
• 1.1.1 傳統(tǒng)能源危機(jī)10
• 1.1.2 傳統(tǒng)能源帶來的環(huán)境污染10-11
• 1.1.3 我國波浪能利用的有利條件11
• 1.2 波浪能發(fā)電裝置工作原理及應(yīng)用概況11-19
• 1.2.1 振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置12-14
• 1.2.2 收縮波道式波浪能發(fā)電裝置14
• 1.2.3 浮子式波浪能發(fā)電裝置14-16
• 1.2.4 擺式波浪能發(fā)電裝置16-17
• 1.2.5 筏式波浪能發(fā)電裝置17-18
• 1.2.6 鴨式波浪能發(fā)電裝置18-19
• 1.3 波浪能利用的發(fā)展趨勢19-20
• 1.4 雙螺旋轉(zhuǎn)子式波能裝置的提出20-21
• 1.5 本論文的主要內(nèi)容21-22
• 第2章 裝置的水動(dòng)力學(xué)分析22-29
• 2.1 圓管在波浪作用下的受力分析22-24
• 2.1.1 圓管繞流流場的總速度勢22-24
• 2.1.2 圓管上的流體作用力24
• 2.2 裝置轉(zhuǎn)輪葉片的受力分析24-27
• 2.3 裝置采能效率27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流動(dòng)模型建立與網(wǎng)格劃分29-37
• 3.1 CFD仿真工作流程29
• 3.2 流動(dòng)控制方程及其封閉29-30
• 3.3 控制方程的離散方法30-31
• 3.4 基于Solidworks的三維建模31-33
• 3.4.1 葉輪的幾何建模32
• 3.4.2 流場計(jì)算域的建模32-33
• 3.5 網(wǎng)格劃分及設(shè)置33-35
• 3.5.1 子區(qū)域的劃分34
• 3.5.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證34-35
• 3.6 收斂判斷35-36
• 3.7 本章小結(jié)36-37
• 第4章 雙螺旋裝置的水動(dòng)力性能仿真分析37-57
• 4.1 葉片厚度的影響37-40
• 4.1.1 計(jì)算設(shè)置37
• 4.1.2 轉(zhuǎn)矩隨葉片厚度變化分析37-38
• 4.1.3 流場分析38-40
• 4.2 葉片高度的影響40-43
• 4.2.1 計(jì)算設(shè)置40
• 4.2.2 轉(zhuǎn)矩隨葉片徑向長度變化分析40-41
• 4.2.3 流場分析41-43
• 4.3 葉輪長度的影響43-45
• 4.3.1 計(jì)算設(shè)置43
• 4.3.2 轉(zhuǎn)矩隨葉輪長度變化分析43-44
• 4.3.3 流場分析44-45
• 4.4 輪緣間隙的影響45-48
• 4.4.1 計(jì)算設(shè)置45-46
• 4.4.2 轉(zhuǎn)矩隨葉緣間隙變化分析46
• 4.4.3 流場分析46-48
• 4.5 葉片數(shù)的影響48-51
• 4.5.1 計(jì)算設(shè)置48
• 4.5.2 轉(zhuǎn)矩隨葉片數(shù)變化分析48-49
• 4.5.3 流場分析49-51
• 4.6 圓管形狀的影響51-56
• 4.7 本章小結(jié)56-57
• 第5章 雙螺旋轉(zhuǎn)子式波浪能裝置的水槽實(shí)驗(yàn)研究57-63
• 5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>57
• 5.2 實(shí)驗(yàn)裝置57-61
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)水槽57-59
• 5.2.2 數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)59
• 5.2.3 波浪能采集裝置實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>59-60
• 5.2.4 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的布置60-61
• 5.3 實(shí)驗(yàn)過程61
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析61-62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 第6章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 全文總結(jié)63-64
• 6.2 工作展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70

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本文編號(hào)：369006