竖轴潮流能水轮机水动力性能的二维数值模拟研究

发布时间：2017-03-31 07:16

  本文关键词：竖轴潮流能水轮机水动力性能的二维数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：潮流能水轮机从海洋中提取能源发电是一个激动人心的命题,它正逐渐成为一个可行的技术,是目前备受瞩目的研究课题,因此本文对竖轴潮流能水轮机进行研究。本文先是总结了目前国内外潮流能发电装置的研究现状,对竖轴潮流能水轮机数值模拟的理论基础进行了介绍,同时介绍了数值模拟的计算原理。结合物理模型试验数据,通过无关性检验,找出合适的计算模型进行计算,得出数值模拟计算结果与物理模型测量结果误差在可靠范围内的结论后,对竖轴潮流能水轮机进行进一步的研究。本文分别从叶片数目,来流速度,叶片翼型,叶轮半径,导流罩等不同方面,得出水轮机在不同条件下的流场图、扭矩曲线、效率曲线等,观察水轮机水动力性能随不同参数变化而变化的情况。计算结果表明当尖速比较小时,叶片数目较多、来流速度较小、弦长较长、半径较大的水轮机效率略高；当尖速比较大时,叶片数目较少、来流速度较大、弦长较小、半径较小的水轮机效率略高。由于目前国内常见的竖轴水轮机束窄型导流罩具有限制了来流方向的特点,本文提出另一种增强型导流罩,计算结果表明增强型导流罩与传统束窄型导流罩对水轮机输出功率有类似的提升作用,且相对来说,增强型导流罩结构更为简单,用料更少,不受来流方向影响,因此用增强型导流罩代替束窄型导流罩是可行的。本文对不同工况下水轮机的流场、扭矩、功率、效率进行研究分析,为竖轴潮流能水轮机的进一步研究提供了依据。
【关键词】：潮流能 水轮机 数值模拟 影响因素
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK730.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 论文研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外潮流能水轮机研究现状11
• 1.3 国外研究现状11-14
• 1.4 国内研究现状14-19
• 1.5 数值模拟研究现状19-20
• 1.6 本论文的研究内容20-22
• 2 竖轴水轮机的数值模拟理论22-33
• 2.1 竖轴水轮机的基本结构及获能效率计算22
• 2.2 计算流体力学概述22-23
• 2.3 数值计算软件ANSYS FLUENT简介23
• 2.4 有限体积法的基本思想23-24
• 2.5 流体运动基本控制方程24-25
• 2.6 湍流模型25-27
• 2.7 滑移网格技术27-29
• 2.8 Y+值基本概念及计算29-30
• 2.9 流场求解计算方法30-31
• 2.10 计算网格31-32
• 2.11 本章小结32-33
• 3 竖轴水轮机的数值模拟验证33-46
• 3.1 计算域及边界条件33-34
• 3.2 网格划分34-36
• 3.3 数值计算合理性检验36-40
• 3.3.1 湍流模型检验36-38
• 3.3.2 网格无关性检验38-39
• 3.3.3 时间步长检验39-40
• 3.4 数模结果与实验数据对比40-45
• 3.5 本章小结45-46
• 4 竖轴水轮机的数值模拟研究46-68
• 4.1 不同转速下水轮机的水动力性能46-48
• 4.2 叶片数目的影响48-51
• 4.3 来流速度的影响51-55
• 4.4 叶片弦长的影响55-59
• 4.5 叶片半径的影响59-62
• 4.6 叶片翼型的影响62-67
• 4.7 本章小结67-68
• 5 两种不同型式的导流罩比较68-82
• 5.1 束窄型导流罩的尺寸设计69-73
• 5.2 增强型导流罩的尺寸设计73-76
• 5.3 两种不同导流罩型式下水轮机输出功率的比较76-77
• 5.4 不同来流方向下增强型导流罩的输出功率77-81
• 5.5 本章小结81-82
• 6 结论与展望82-84
• 6.1 结论82-83
• 6.2 不足与展望83-84
• 参考文献84-87
• 致谢87-88
• 个人简历88
• 攻读硕士学位期间参与项目88

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张维;小丰满水电厂之水轮机[J];清华大学学报(自然科学版);1948年S1期

2 ;大寨电厂5号水轮机改型成果说明的问题[J];云南水力发电;1991年02期

3 杨建设;水轮机效率公式的现状及讨论[J];华北水利水电学院学报;2000年04期

4 邓炯汉;;水轮机流道改变对水轮机性能的影响分析[J];红水河;2007年02期

5 梁兴;李志红;;多沙水域水轮机防水力破坏措施分析[J];大电机技术;2012年05期

6 李春波;测定水轮机效率的新方法——热力学法[J];水利水电技术;1963年05期

7 华中工学院水轮机改型试验小组;某水电厂水轮机改型模型试验的分析[J];华工科技;1973年S3期

8 林泰举;华东水电情报网“水轮机效率试验经验交流会”在富春江水电厂召开[J];华东电力;1981年08期

9 张富钦;水轮机部分新机型[J];四川水力发电;1984年02期

10 R·M·雷诺;F·C·鲁威尔;王有华;;水轮机效率的监测系统[J];水电机电安装技术;1984年03期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 徐伟;;小水电站水轮机改造设计中需要考虑的几个问题[A];第十六次中国水电设备学术讨论会论文集[C];2007年

2 李胜鑫;长金全;;华安水力发电厂水轮机改造前计算机流体仿真计算[A];中国水力发电工程学会信息化专委会、水电控制设备专委会2013年学术交流会论文集[C];2013年

3 李仁年;李琪飞;韩伟;李德顺;;水轮机引水、导水部件内部泥沙两相流动的数值模拟研究[A];水轮机抗磨蚀技术研讨会论文集[C];2006年

4 吴艾;童喜民;刘恒;;金属热喷涂在水轮机上的应用[A];第五届全国表面工程学术会议论文集[C];2004年

5 陈德新;杨建设;;积极推广成熟技术,尝试引用先进技术思想——多泥沙河流水轮机抗磨蚀对策探讨[A];河南省水力发电工程学会年会暨多泥沙河流水电站运行与管理专题研讨会论文集[C];2002年

6 何国任;周思妤;;水头变幅大的水电站采用双速发电机提高水轮机效率的研究[A];第十九次中国水电设备学术讨论会论文集[C];2013年

7 林琳;林贵海;王正伟;;改善水口水轮机间隙空化的修型方案研究[A];全国水电厂技术改造学习交流研讨会论文集[C];2005年

8 黄少敏;;中坊水电站技改失败的原因分析[A];福建省第十三届水利水电青年学术交流会论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 本报记者 杨晓宇;小设备带来节能大效益[N];中国化工报;2013年

2 成语;通过计算机仿真提高水轮机效率[N];中国水利报;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 胡戈行;竖轴潮流能水轮机水动力性能的二维数值模拟研究[D];中国海洋大学;2015年

2 马红星;基于虚拟仪器的水轮机效率测试系统[D];武汉大学;2005年

3 郭天宇;水轮机空化监测系统设计[D];哈尔滨工程大学;2006年

4 高小玉;基于传感器协同的水轮机模型振动分析[D];河北工程大学;2013年

5 赵弦;水轮机效率测试系统研究[D];华中科技大学;2011年

6 李福兰;基于流速仪法的水轮机效率测试仪[D];华中科技大学;2012年

7 欧顺冰;含沙水中混流式水轮机三维内流场的数值模拟[D];西华大学;2012年

8 厉文超;水平轴潮流发电水轮机最大功率捕获技术研究[D];中国海洋大学;2011年

9 杨仲;漂浮式潮流电站系泊系统分析[D];哈尔滨工程大学;2013年

10 王海燕;支持向量机在水利水电工程中的应用[D];河北工程大学;2007年

  本文关键词：竖轴潮流能水轮机水动力性能的二维数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：279143