锚定式双导管潮流能发电装置理论研究与试验
发布时间：2021-04-25 07:15
随着化石能源的日益枯竭，储量丰富的海洋可再生能源越来越成为当今世界所关注的对象。我国也在积极支持海洋能装置的研发与实验工作，各种开发利用装置层出不穷。本论文是受“锚定式双导管涡轮潮流发电系统研究”项目资助进行，研究适合浮体搭载的导管涡轮潮流能发电装置。首先，本文基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，即CFD）软件对单纯潮流能涡轮进行水动力学模拟。模拟分别针对使用S814翼型设计的涡轮和使用双向BDA翼型设计的涡轮进行了CFD分析，并同实验结果进行比对。分析认为CFX软件能够准确的预测潮流能涡轮的水动力性能，但是当叶片周围产生大涡分离时，CFD预测结果是不准确的。接下来，本文针对导管对周围速度场的影响进行了分析和讨论。重点分析了:前置导管和后置导管的作用机理、导管几何特征对导管内部流速的影响以及导管和涡轮相互作用对导管内部流场的影响。CFD模拟结果显示薄壁后置导管对导管内部流速有较好的加速效果。为得到最优的导管几何外形，本文使用ANSYS-Workbench和ANSYS-CFX软件进行导管几何外形的优化设计。优化导管几何外形设计使导管体积最小、喉部流...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 丰富的海洋能资源
1.1.2 国家引导、政策支持
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 刚性固定式潮流能发电技术
1.2.2 柔性固定式潮流能发电技术
1.2.3 我国的潮流能发电技术
1.2.4 潮流能涡轮设计开发主要过程
1.3 课题研究意义
1.4 主要研究内容
第2章 潮流能涡轮 CFD 分析与验证
2.1 基于 S814 翼型的潮流能涡轮
2.1.1 涡轮的主要几何特征
2.1.2 涡轮模型试验
2.1.3 CFD 数值模型建立
2.1.4 流场后处理与结果分析
2.2 基于 BDA 双向翼型的潮流能涡轮
2.2.1 涡轮的主要几何特征
2.2.2 涡轮模型试验
2.2.3 CFD 模拟分析
2.2.4 流场后处理与结果分析
2.3 本章小结
第3章 导管对涡轮周围速度场的影响分析与模拟
3.1 导管涡轮的发展
3.2 导管对速度场的影响分析
3.3 导管涡轮的速度场和压力场分布
3.3.1 潮流能涡轮二维动量理论
3.3.2 导管、涡轮相互作用理论研究
3.4 导管流场三维数值模拟
3.5 导管流场模拟结果与后处理
3.5.1 单纯导管流场模拟结果
3.5.2 导管涡轮相互作用模拟结果
3.6 本章小结
第4章 导管优化设计与导管涡轮 CFD 模拟分析
4.1 导管外形优化设计方法
4.2 优化设计结果分析
4.3 导管涡轮模型试验 CFD 模拟
4.4 CFD 结果分析与后处理
4.5 本章小结
第5章 导管涡轮试验研究与 500W 样机设计
5.1 试验设计、加工与安装
5.2 试验设备与试验环境标定
5.2.1 发电机标定试验
5.2.2 六分力仪标定试验
5.2.3 循环水槽流速标定
5.3 导管加速效果试验
5.4 导管涡轮发电试验
5.5 实验结果与 CFD 结果对比分析
5.5.1 导管加速效果 CFD 分析与实验结果对比
5.5.2 导管涡轮发电 CFD 模拟与实验结果对比
5.6 500W 导管涡轮样机设计
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]潮流能、波浪能海上试验与测试场建设主要问题分析[J]. 李彦,罗续业,路宽. 海洋开发与管理. 2013(02)
[2]浅析我国海洋能合理化开发利用的若干关键问题及发展策略[J]. 马龙,陈刚,兰丽茜. 海洋开发与管理. 2013(02)
[3]垂直轴潮流能水轮机研究与利用现状[J]. 张亮,李志川,张学伟,侯卫松,马勇. 应用能源技术. 2011(09)
[4]25kW独立运行式水平轴潮流能发电系统[J]. 马舜,李伟,刘宏伟,林勇刚. 电力系统自动化. 2010(14)
[5]海洋能发电技术的发展现状与前景[J]. 游亚戈,李伟,刘伟民,李晓英,吴峰. 电力系统自动化. 2010(14)
[6]我国海洋能开发利用发展战略研究的基本思路[J]. 赵世明,刘富铀,张俊海,张智慧,白杨,张榕. 海洋技术. 2008(03)
[7]导管螺旋桨内流场的PIV测量[J]. 张军,张志荣,朱建良,徐锋,陆林章,代钦. 实验流体力学. 2007(02)
[8]我国海洋能开发利用情况分析[J]. 王忠,王传崑. 海洋环境科学. 2006(04)
本文编号：3158956
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 丰富的海洋能资源
1.1.2 国家引导、政策支持
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 刚性固定式潮流能发电技术
1.2.2 柔性固定式潮流能发电技术
1.2.3 我国的潮流能发电技术
1.2.4 潮流能涡轮设计开发主要过程
1.3 课题研究意义
1.4 主要研究内容
第2章 潮流能涡轮 CFD 分析与验证
2.1 基于 S814 翼型的潮流能涡轮
2.1.1 涡轮的主要几何特征
2.1.2 涡轮模型试验
2.1.3 CFD 数值模型建立
2.1.4 流场后处理与结果分析
2.2 基于 BDA 双向翼型的潮流能涡轮
2.2.1 涡轮的主要几何特征
2.2.2 涡轮模型试验
2.2.3 CFD 模拟分析
2.2.4 流场后处理与结果分析
2.3 本章小结
第3章 导管对涡轮周围速度场的影响分析与模拟
3.1 导管涡轮的发展
3.2 导管对速度场的影响分析
3.3 导管涡轮的速度场和压力场分布
3.3.1 潮流能涡轮二维动量理论
3.3.2 导管、涡轮相互作用理论研究
3.4 导管流场三维数值模拟
3.5 导管流场模拟结果与后处理
3.5.1 单纯导管流场模拟结果
3.5.2 导管涡轮相互作用模拟结果
3.6 本章小结
第4章 导管优化设计与导管涡轮 CFD 模拟分析
4.1 导管外形优化设计方法
4.2 优化设计结果分析
4.3 导管涡轮模型试验 CFD 模拟
4.4 CFD 结果分析与后处理
4.5 本章小结
第5章 导管涡轮试验研究与 500W 样机设计
5.1 试验设计、加工与安装
5.2 试验设备与试验环境标定
5.2.1 发电机标定试验
5.2.2 六分力仪标定试验
5.2.3 循环水槽流速标定
5.3 导管加速效果试验
5.4 导管涡轮发电试验
5.5 实验结果与 CFD 结果对比分析
5.5.1 导管加速效果 CFD 分析与实验结果对比
5.5.2 导管涡轮发电 CFD 模拟与实验结果对比
5.6 500W 导管涡轮样机设计
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]潮流能、波浪能海上试验与测试场建设主要问题分析[J]. 李彦,罗续业,路宽. 海洋开发与管理. 2013(02)
[2]浅析我国海洋能合理化开发利用的若干关键问题及发展策略[J]. 马龙,陈刚,兰丽茜. 海洋开发与管理. 2013(02)
[3]垂直轴潮流能水轮机研究与利用现状[J]. 张亮,李志川,张学伟,侯卫松,马勇. 应用能源技术. 2011(09)
[4]25kW独立运行式水平轴潮流能发电系统[J]. 马舜,李伟,刘宏伟,林勇刚. 电力系统自动化. 2010(14)
[5]海洋能发电技术的发展现状与前景[J]. 游亚戈,李伟,刘伟民,李晓英,吴峰. 电力系统自动化. 2010(14)
[6]我国海洋能开发利用发展战略研究的基本思路[J]. 赵世明,刘富铀,张俊海,张智慧,白杨,张榕. 海洋技术. 2008(03)
[7]导管螺旋桨内流场的PIV测量[J]. 张军,张志荣,朱建良,徐锋,陆林章,代钦. 实验流体力学. 2007(02)
[8]我国海洋能开发利用情况分析[J]. 王忠,王传崑. 海洋环境科学. 2006(04)
本文编号：3158956
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3158956.html
