浅海—低流速海域潮流能水平轴桨叶的设计研究

发布时间：2017-10-07 11:40

  本文关键词：浅海—低流速海域潮流能水平轴桨叶的设计研究

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【摘要】：化石能源日趋枯竭,生产、生活对能源的需求日渐增加,替代能源的开发迫在眉睫。我国潮流能资源丰富,高效利用潮流能发电,对于优化我国的能源消耗结构、缓解沿海地区的能源压力具有深远意义。桨叶是水平轴潮流能发电装置的关键部件,其性能直接关系到整个潮流能发电装置的能量捕获效率。而桨叶性能的好坏受到很多外界因素的干扰。像我国浅海地区,在退潮以后海水只有三四米深,很大程度上限制了桨叶的半径,使其不能发出预想的电量来。如果我们能根据这种情况来设计适用于浅海域的桨叶,可大大提高潮流能转化效率。现在国内外所设计的适用于浅海-低流速海域环境的桨叶还很少。因此,本文主要就从浅海低速特点的海域出发,进行高效捕能桨叶设计。本文主要从以下几个方面来进行的。首先,桨叶参数设计,运用桨叶的功率计算公式计算出影响其性能的因素,针对该因素进行设计,通过特定叶片参数的设计来弥补他的不足,主要从翼型产生升力区域和桨叶半径两方面进行设计;其次,进行桨叶的动力分析计算桨叶做功与同浸没深度不同半径的桨叶做功进行对比;然后,桨叶三维模型设计制作,有设计模型加工制造实物模型;最后,实验验证。搭建桨叶性能测试平台对两种桨叶进行实验比较,验证理论和设计的正确性。
【关键词】：潮流能发电 桨叶设计参数 三维建模 模型分析
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM612
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 引言10-22
• 1.1 潮流能开发背景及意义10-12
• 1.2 潮流能发电装置的工作原理及系统组成12-14
• 1.3 国内外潮流能发电装置的发展现状14-20
• 1.3.1 国外潮流能发电装置的研究现状14-17
• 1.3.2 国内潮流能发电装置研究现状17-20
• 1.4 潮流能桨叶设计主要研究内容20-21
• 1.5 小结21-22
• 第二章 潮流能发电桨叶设计基本理论22-32
• 2.1 翼型的基本理论22-23
• 2.1.1 翼型的几何参数22-23
• 2.2 桨叶捕获潮流能基本理论23-30
• 2.2.1 贝茨理论23-25
• 2.2.2 考虑尾流旋转的动量理论25-27
• 2.2.3 叶素理论27-29
• 2.2.4 叶素-动量理论29-30
• 2.3 桨叶设计方法30-31
• 2.3.1 Glauert优化理论30-31
• 2.3.2 Wilson优化设计理论31
• 2.4 小结31-32
• 第三章 非全型半浸没桨叶关键参数研究设计32-40
• 3.1 桨叶流速研究设计32-33
• 3.2 桨叶叶片数研究设计33-34
• 3.3 桨叶直径研究设计34
• 3.4 桨叶叶尖速比研究设计34-35
• 3.5 桨叶翼型的研究设计35-39
• 3.6 小结39-40
• 第四章 非全型半浸没桨叶三维建模和理论分析40-54
• 4.1 桨叶的设计建模40-46
• 4.1.1 Matlab计算扭角和弦长40-41
• 4.1.2 桨叶翼型选择41-42
• 4.1.3 空间坐标求解42-43
• 4.1.4 生成叶片各截面曲线43-44
• 4.1.5 生成叶片实体模型44-46
• 4.2 桨叶的加工制作46-47
• 4.3 桨叶动力学模型47-53
• 4.3.1 压差升力做功计算48-50
• 4.3.2 冲击力做功计算50-51
• 4.3.3 桨叶总功计算51-53
• 4.4 小结53-54
• 第五章 实验研究54-60
• 5.1 桨叶性能测试方案及设备54-57
• 5.1.1 实验测试方案54-55
• 5.1.2 实验测试平台55
• 5.1.3 实验装置选择55-57
• 5.2 实验数据分析57-59
• 5.2.1 两种桨叶功率比较实验57-58
• 5.2.2 两种桨叶扭矩比较实验58-59
• 5.3 结论59-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 论文总结60
• 6.2 工作展望60-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况66-67

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本文编号：987624