二维振荡水翼的水动力特性分析

发布时间：2021-04-29 18:05

　　潮流能是一种清洁可再生新能源，其开发利用技术是通过潮流能转换装置获取水流动能，用以带动发电机发电振荡式水翼是潮流能转换装置的一种，该装置的核心部分为水翼，其水动力性能好坏直接影响能量利用率，因此，本文对该装置进行了二维数值模拟研究本文对FLUENT及其数值计算方法理论进行了概述，包括有限体积法的基本思想和基于SIMPLE算法流场计算等，并对水翼水动力性能的升力阻力和涡流场的产生的原因进行了分析，为下面的数值计算分析研究奠定理论基础本论文对FLUENT软件进行二次开发，采用其先进的动网格和滑移网格技术以及强大的后处理系统，详细计算了在初始攻角雷诺数，折合频率和振幅等不同参数对振荡水翼非定常水动力性能的影响，得出如下结论：1振荡型水翼周期运动，水翼表面的高流速和低压使得产生涡，水翼上下表面负压力和涡的产生影响水翼的升阻力系数，不利于潮流能能量利用率的提2水翼在初始攻角为10°，振动频率为0.5～1Hz，流速为1m/s～1.5m/s和振动幅度为5°～10°情况时，其水动力性能最好，能量利用率较高3水翼的尖端在高流速，大攻角和大振动幅度及高频率时，对来流比较敏感，容易造成能量损失在本文研究对这... 

【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：121 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 潮流能的定义及特点
    1.3 潮流能获取装置研究进展
    1.4 水翼的国内外研究概况
    1.5 振荡式水翼潮流能装置的研究进展
    1.6 本文的主要内容
2 FLUENT 软件的求解原理及应用
    2.1 FLUENT 软件简介
    2.2 基于有限体积法的控制方程离散
        2.2.1 有限体积法的基本思想
        2.2.2 有限体积法的特点
        2.2.3 有限体积法所使用的离散格式
    2.3 基于 SIPMPLE 算法的流场数值计算
    2.4 湍流及湍流模型
        2.4.1 湍流的基本方程
        2.4.2 k 两方程模型及其改进型
        2.4.3 壁面函数法
    2.5 本章小结
3 二维振荡水翼的粘性流场的数值计算
    3.1 无界流场水翼的水动力特性
        3.1.1 升力特性
        3.1.2 阻力特性
        3.1.3 涡流场
    3.2 数值计算过程
        3.2.1 计算域和网格的划分
        3.2.2 边界条件的设定
        3.2.3 计算模式的选择及求解参数设置
        3.2.4 滑移网格在模型计算中的实现
        3.2.5 动网格技术在模型计算中的实现
        3.2.6 设置求解过程的监控参数
    3.3 本章小结
4 二维振荡水翼的非定常流场特性分析
    4.1 振荡水翼的运动规律
    4.2 数值模拟工况设计
    4.3 数值计算结果的分析
        4.3.1 不同初始攻角对水动力特性的影响
        4.3.2 不同频率对水动力特性的影响
        4.3.3 不同速度对水动力特性的影响
        4.3.4 不同振幅对水动力特性的影响
    4.4 本章小结
5 结论及展望
    5.1 结论
    5.2 不足与展望
参考文献
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]水下风车海流能发电技术[J]. 林勇刚,李伟,刘宏伟,马舜.  浙江大学学报(工学版). 2008(07)
[2]应用Realizable k-ε湍流模型的振荡水翼绕流数值模拟研究（英文）[J]. 刘臻,史宏达,刘芸.  哈尔滨工程大学学报. 2008(06)
[3]基于B样条网格的三维水翼水动力性能研究[J]. 张利军,王言英.  水动力学研究与进展（A辑）. 2006(03)
[4]近水面水翼影响的船舶兴波时域计算研究[J]. 李国安,叶恒奎.  船舶力学. 2006(01)
[5]二维机翼非定常运动的涡流场显示——沉浮运动[J]. 王肇,宋红军,尹协振.  流体力学实验与测量. 2004(02)



本文编号：3167926