潮流能捕获桨叶水动力性能研究及其测试系统设计

发布时间：2018-01-12 16:22

  本文关键词：潮流能捕获桨叶水动力性能研究及其测试系统设计　出处：《太原科技大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 潮流能桨叶 能量捕获 水平轴水轮机 水动力性能 测试系统

【摘要】：潮流能作为一种清洁、含量丰富、利用方便的能源受到越来越多的关注。桨叶是潮流能捕获的关键,桨叶的水动力性能直接决定了能量捕获效率。而目前水平轴潮流能发电桨叶的设计,主要借鉴风力机桨叶的设计,还没有固定的桨叶翼型,桨叶的最终性能还需实验测试。本文首先利用贝兹、BEM等理论,对桨叶捕能效率、受力性能以及动力特性进行了研究,得到了潮流能桨叶能量捕获数学模型和动力特性指标,给出了桨叶的捕能效率极限值和诱导因子求解方法,推导了桨叶受力与攻角关系,在桨叶设计的基础上,对其水动力性能进行了仿真分析与数值计算,并对桨叶捕获功率调节进行了研究,建立了捕能功率调节的平衡方程。其次,研究了桨叶水动力性能测试方法,并构建了实验测试系统的总体方案。该测试系统包括:拖拽式造流机构、能量捕获机构、功率传递系统机构和基于无线传输的分布式测试控制部分。通过对造流控制程序、数据采集及转速控制部分的设计,和对上位机与造流拖曳部分、数据采集及转速控制部分通讯具体方法的研究,以有效地实现桨叶水动力性能测试。最后,根据测试系统总体方案,搭建了桨叶实验测试系统,并利用该系统对桨叶的水动力性能进行实验测试研究。实验结果不仅揭示了桨叶的水动力性能,同时也表明所设计的测试系统能很好地进行桨叶性能测试,达到了预期的设计目标,同时该桨叶水动力性能测试系统还可以对多种桨叶性能进行测试,为潮流能捕获桨叶性能的研究和桨叶的设计提供了实验条件。
[Abstract]:As a kind of clean, rich and convenient energy, tidal current energy has attracted more and more attention. The efficiency of energy capture is directly determined by the hydrodynamic performance of the blade. However, the design of the horizontal axis tidal power turbine blade is mainly based on the design of the wind turbine blade, and there is no fixed blade airfoil. The final performance of the blade still needs to be tested experimentally. Firstly, by using the theory of BEM, the efficiency of energy capture, the mechanical performance and the dynamic characteristics of the blade are studied. The energy capture mathematical model and dynamic characteristic index of tidal current blade are obtained, the limit value of energy capture efficiency and the method of solving induction factor are given, and the relationship between force and attack angle of blade is deduced, on the basis of blade design. The hydrodynamic performance of the blade is simulated and numerically calculated, and the control of the capture power of the blade is studied, and the balance equation of the power regulation is established. Secondly, the testing method of the hydrodynamic performance of the blade is studied. The overall scheme of the experimental test system is constructed. The test system includes drag-and-drop flow generating mechanism and energy capture mechanism. Power transfer system mechanism and distributed test control part based on wireless transmission. Through the flow control program, data acquisition and speed control part design, and the upper computer and flow towing part. Data acquisition and speed control part of the communication specific methods to effectively achieve the blade hydrodynamic performance testing. Finally, according to the overall scheme of the test system, a blade experimental test system is built. The experimental results not only reveal the hydrodynamic performance of the blade, but also show that the designed test system can be used to test the blade performance. At the same time, the system can also test the performance of various blades, which provides experimental conditions for the study of the performance of the tidal current capture blade and the design of the blade.
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P743.3

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本文编号：1415032