叶片开孔密度对竖轴水轮机水动力性能实验研究

发布时间：2020-04-24 07:19

【摘要】：潮流能发电装置作为利用潮流能发电的主要设备,它的效率高低反映着装置的优劣。为了提高潮流能利用率,装置中重要组成部分水轮机也自然成为人们主要研究对象。普通竖轴水轮机能量利用率很低,其中叶片作为水轮机的关键部分是直接影响水轮机的能量利用率。所以,本文对竖轴水轮机的叶片进行探讨分析,通过实验来探究不同开孔密度的叶片对水轮机水动力性能的影响。具体研究内容为:(1)主要分析了潮流能收集设备水轮机的常规分类,并对国内外的水轮机研究进展情况和新型水轮机进行了系统介绍;(2)对竖轴水轮机叶片进行了受力分析,对叶片的一些基本参数和翼型进行了分类,并对影响水轮机水动力性能的参数进行了无量纲化处理,最后确定了本文实验所用竖轴水轮机的尺寸;(3)实验平台以及实验方案的设计。根据实验室已有设备条件进行实验平台的设计,确定平台尺寸。在设计好实验平台后,根据相关数据来确定实验需要的仪器设备,对设备进行选择,确定仪器的参数、量程等信息,最后进行实验方案的设计,确定实验工况等;(4)水池实验和数值模拟的研究。主要进行了常规叶片的水池实验和数值模拟,以及水轮机模型阻力扭矩的测量工作。数值模拟和水池实验的结果显示,两条曲线的趋势基本一致,在达到最大值时的叶尖速比非常接近;(5)进行不同开孔密度叶片的水池实验研究。以水轮机的常规叶片作为对照组,以4种不同数量的开孔密度叶片作为实验组进行了水池实验,开孔数量分别为二、四、六、八个。得到了5种叶片在相同条件下的对水轮机性能影响的结果。结果显示整体获能效率最高的是常规型叶片,其次是二开孔叶片、四开孔叶片,之后是六开孔叶片和八开孔叶片,说明水轮机的整体效率随着开孔数量的增加而变小,叶片开孔不会提高水轮机的效率。
【图文】：

图 1-1 水轮机分类Fig 1.1 The category of turbine相对于水平轴来说设计简单，建造的花费更少，而且竖轴不受水流意方向来流；竖轴水轮机的噪声小，几乎不会影响周围生态环境。很明显，一是自启动性能低，二是潮流能的转化率低。外水轮机发展现状潮流能技术比较发达，更早开始发展潮流能发电技术。作为最先开美国家，美国、英国等国成果已经十分丰富。 verdant power 公司设计“RITE”水下风车式水轮机[13-15]在 2008 年偏角式水轮机，，半径为 2.5m，设计功率 3.6×104W，设计流速 2m/约一年的测试，发电量为 8×103千瓦时，如图 1-2 所示。一年后，06W 的“GHT”[16-21]投入使用，它的形式为竖轴，但是叶片是螺旋.5m，弦长 0.14m，展长 2.5m，叶片扭转角度在 65°左右。如图 1计了带导流罩的水平轴锚链式水轮机“UEK”[22-24]，该水轮机有两

图 1-2“RITE”水轮机示意图Fig 1.2 The turbine of RITE图 1-3“GHT”水轮机示意图Fig 1.3 The turbine of GHT图 1-4“UEK”水轮机示意图Fig 1.4 The turbine of UEK图 1-5“ST”水轮机示意图Fig 1.5 The turbine of ST英国几乎最先开始了潮流能研究工作。英国 MCT 公司早在 2003 就已经成功研
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P743;TM612

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杜长根;;水轮机稳定性影响因素分析与优化策略[J];江西化工;2018年03期

2 佟文敏;日本水轮机技术的进展[J];四川水力发电;1988年01期

3 余鹤年;西洱河三级电站的水轮机设计[J];大电机技术;1988年03期

4 王恒善;王荣昌;樊世英;;东方电机厂水轮机设计制造工作的三十年[J];东方电气评论;1988年03期

5 张祯年;水泵-水轮机的水力特性[J];甘肃工业大学学报;1989年01期

6 胡卓焕;陆玮;陈建;;管道式水轮机在高层建筑中应用与研究[J];建筑节能;2018年09期

7 陈康明;;水轮机设计开发中的标准化及质量管理[J];机械工业标准化与质量;2014年02期

8 曲大庄,黄平,李宝江,郭春林;研制水轮机设计专家系统的初步设想[J];大电机技术;1996年06期

9 汤普荣;;福建省水轮机行业信息第6期 计算机在水轮机设计中的应用——蜗壳计算[J];水轮泵;1991年01期

10 李志川;张理;张琳;张亮;;潮流能水轮机设计载荷工况研究[J];海洋技术学报;2016年05期

相关会议论文 前4条

1 刘殿程;;水轮机异响问题的分析和处理[A];2019年云、贵、川、湘、桂、粤、青七省（区）水电站运行检修技术交流研讨会论文集[C];2019年

2 彭有宁;;参数化技术在中小型水轮机设计中的应用[A];改造提升传统产业培育发展战略性新兴产业高端论坛论文集[C];2014年

3 彭有宁;;参数化技术在中小型水轮机设计中的应用[A];创新装备技术 给力地方经济——第三届全国地方机械工程学会学术年会暨海峡两岸机械科技论坛论文集[C];2013年

4 童铁生;;我愿为水电事业奉献一生[A];第二届中国老年人才论坛论文集[C];2006年

相关重要报纸文章 前1条

1 黄源芳 中国三峡集团公司原副总工程师 水轮机专家 《三峡工程史料选编》机电卷主编;谁是中国近代水轮机设计第一人[N];中国能源报;2014年

相关博士学位论文 前2条

1 谢宇;竖轴潮流能水轮机水动力性能的研究与实验[D];大连理工大学;2016年

2 汪鲁兵;竖轴潮流水轮机水动力性能理论与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

相关硕士学位论文 前10条

1 薛康;半转叶轮潮流能水轮机水动力性能研究[D];安徽工业大学;2019年

2 张金岐;叶片开孔密度对竖轴水轮机水动力性能实验研究[D];浙江海洋大学;2019年

3 宫贤亮;潮流能水轮机阵列的水动力学建模[D];上海交通大学;2018年

4 赵盟;卧式混流式水轮机内部流场数值仿真分析[D];昆明理工大学;2018年

5 董越;有界水域垂直轴水轮机水动力模型实验研究[D];哈尔滨工程大学;2018年

6 赵冬青;对工业冷却塔用水轮机的优化设计的研究[D];华中科技大学;2018年

7 侯静;轮缘式双向潮流能水轮机设计及性能研究[D];华中科技大学;2016年

8 李立成;横轴可伸缩叶片潮流能发电水轮机研究[D];哈尔滨工程大学;2014年

9 宗涛;三悬臂竖轴水轮机变偏角系统研究[D];哈尔滨工程大学;2016年

10 乔建磊;振荡翼式潮流能发电水轮机研究[D];哈尔滨工程大学;2014年

本文编号：2638683