基于FLUENT的管道小型发电系统水轮机的研究

发布时间：2021-03-25 23:01

　　为了解决灌溉管道自动化监测系统的供电问题,设计了一种小型管道水力发电系统,利用管道内高速水流带动水轮机转动进行发电,并将电流存储于蓄电池中,以延长设备工作时间并减少更换电池所需的人工成本。根据传统水轮机叶片结构及管道水流的特点,设计了在管径100 mm,流速1.5 m/s,管道压力200 kPa条件下运行的叶轮结构。利用SOLIDWORKS软件建立了同结构水轮机三维模型,更改水机叶片数量与转角并导入流体仿真软件FLUENT中采用动网格模型进行仿真实验。据此,计算不同结构下的叶轮转速,后利用此转速进行水轮机稳定运行计算,并进行性能预测与内部流场分析。通过计算对比,选取6叶片,转角53°的叶轮模型作为最优模型。此时,水轮机转速可达580 r/min,输出功率35 W,水头损失0.356 m,输出效率82.5%。研究结果表明,此类小型水力发电系统水轮机可利用管道水流提供能量,输出能量可满足小型管道自动监测系统的充电需求。 

【文章来源】：水利水电技术. 2020,51(10)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

叶片数与转速曲线

叶片转角与转速曲线

流场速度云图

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]基于CFD的低比转速离心泵叶片结构优化研究[D]. 蒋鑫.吉林大学 2018

硕士论文
[1]管道水流发电系统的研究与设计[D]. 肖腾.湖南工业大学 2019
[2]基于有限元分析的微型管道水流发电系统设计[D]. 段巍钊.太原理工大学 2016
[3]水轮机叶片三维有限元刚强度与振动特性研究[D]. 邬海军.西安理工大学 2005



本文编号：3100473