潮流能水轮机复合材料叶片损伤特性研究

发布时间：2021-09-25 01:28

　　潮流能的开发技术成为当下研究热点,而水轮机作为捕获潮流能的装置备受关注。水轮机叶片的大型化和轻量化推进,使得传统的金属叶片已远远不能满足要求,而复合材料高比强度、比刚度以及良好的抗疲劳性能等优势使得复合材料叶片成为重点研究对象。因此,深入研究潮流能水轮机复合材料叶片的损伤具有重大意义。本文结合叶素动量理论（BEMT）和有限元分析方法（FEA）,分别考虑Hashin失效准则中的纤维拉伸损伤,纤维压缩损伤,基体拉伸损伤以及基体压缩损伤四种损伤模式,研究了潮流能水轮机复合材料叶片的损伤特性。首先,综述了全球潮流能水轮机研究相关文献,对全球能源消费状况、潮流能开发技术、水轮机叶片设计以及复合材料叶片损伤评估等做了详细调研。介绍了水轮机复合材料叶片相关理论。着重介绍了叶素动量理论,基于此理论建立水轮机叶片的水动力模型。复合材料理论中介绍层合板理论以及Hashin失效准则。其次,通过翼型二维-三维坐标变换方法、绘图软件等,建立叶片三维模型。结合复合材料结构设计准则以及有限元分析工具,建立水轮机复合材料叶片的有限元模型。在给定的工况下,运用叶素动量理论求解水动力载荷,并建立水轮机复合材料叶片损伤评估... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

全球一次能源消费量石油和煤炭等化石燃料仍然占相当大的比重，而传统化石能源的过度开发，以及带来的温室效应、环境污染和能源危机问题愈演愈烈

一次能源消费比重分别达到 15%、20%的能源发展为战略目标可再生能源年利用量 7.3 亿吨标准煤；全部可再生能源发电装机发电量 1.9 万亿千瓦时，占全部发电量的 27%。的海洋中有丰富海洋能，包括波浪能、潮汐能、潮流能、温差《海洋能开发》[9]估算，全球各种海洋能的理论可再生kW，波浪能和潮汐能各为910 kW ，海流能最小，为810 kW 。然洋能资源并不是都能开发利用的，全球海洋能可开发利用功率约主要集中在南纬 20°~北纬 20°，海洋能有相当可观的开发前景能（也叫海流能）是指海流的动能，由海底水道和海峡中稳定能。这种海洋能资源丰富，相对其它形式新能源有诸多优势：测性强，根据地球、月亮和太阳的相对运动和引潮力，可估算确流能能量；稳定，波动性约为波浪能的 0.2%；密度集中，潮流能的能量密度约为风能的 4 倍，太阳能的 30 倍

献[13]，中国近海地区有水道近 130 个，其潮流能平均功占全球总量 14%。其中浙江有 37 个水道，潮流能平均W，占全国总量一半，舟山海域储量丰富，如金塘水道潮、龟山水道223.9kW / m，西堠门水道219.1kW / m，潮流能潮流能水轮机叶片研究现状流能有两种方式，在河口或港口处建立大坝（水库式潮差潮流的动能（无库式潮流能发电）。前者存在选址要求高当地生态环境的诸多缺点，而后者大大缩短建设周期，降性环境保护好等优势显著，故得到大力支持[14-16]。能转化为发电机动能这一过程可以通过潮流能水轮机实现各样的水轮机，如图 1.3 所示。


本文编号：3408822