半转叶轮潮流能水轮机水动力性能研究

发布时间：2021-01-22 22:29

　　潮流能水轮机作为海洋潮流能开发的核心装备,对潮流能的高效利用起到关键性作用,其结构原理、水动力机制以及性能优化是潮流能水轮机研发的重点和难点。基于半转机构的半转叶轮潮流能水轮机是一种将叶轮阻力特性与升力特性有机融合的新型垂直轴水轮机,具有良好的自启性能和较高的水能利用率。本文采用CFD方法对半转叶轮潮流能水轮机的水动力性能进行分析,以期得到各影响因素的影响规律,为半转叶轮潮流能水轮机的结构优化和性能提升提供依据,对半转叶轮应用于潮流能资源开发具有重要意义。首先,介绍了半转机构和半转叶轮的工作原理和结构组成,并在XFlow中建立了半转叶轮的流场分析模型。根据半转叶轮水动力性能的影响因素,设计了半转叶轮水动力性能数值实验方案,确定了流场分析方法和数据处理方法,为半转叶轮的水动力性能分析提供研究思路和分析方法。其次,结合数值实验方案,研究来流速度、叶轮转速、叶轮密实度、转臂长度和叶片数目等因素对半转叶轮水能利用率的影响规律。发现不同来流速度下,半转叶轮的最大水能利用率相差较小,所对应的最佳转速随来流速度的增大而增加;叶片数目取2或3时,半转叶轮的水能利用率较高;密实度和转臂长度与半转叶轮水能... 

【文章来源】：安徽工业大学安徽省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

水平轴水轮机工作原理

图 1.1 水平轴水轮机工作原理升力型垂直轴水轮机工作原理与水平轴类似，其工作原理如图 1.2 所示运转一周的过程中，相对速度 Vr 与来流方向平行时，升力 FL垂直于叶沿转臂方向，此时 FL不做功。在其余位置 FL均对叶轮做正功，驱动叶升力型垂直轴水轮机可以适应各方向的来流，不需要对流机构；工作速比小；发电装置可置于水上，密封要求低。但其自启性能差，水能利用率平轴水轮机，且功率平稳性差。

第一章 绪论阻力型水轮机主要依靠阻力驱动叶轮旋转，其工作原理如图 1.3 所示。在流作用下，凸型叶片的阻力系数小于凹型叶片的阻力系数，两侧叶片受到的阻对叶轮产生一个驱动力矩 M，从而驱动叶轮以角速度 ω 转动。阻力型水轮低流速下获得的转矩较大，自启性能好；但由于叶片逆流运动时阻力做负功，水能利用率较低。


本文编号：2994017