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水平轴潮流能发电装置机舱和立柱结构对其水动力性能的影响

发布时间:2018-04-22 15:08

  本文选题:水平轴潮流能发电 + LBM ; 参考:《燕山大学》2016年硕士论文


【摘要】:随着化石能源的不断消耗,能源短缺问题已成为当今世界需要共同面对的突出难题。近年来,潮流能作为一种可再生的清洁绿色能源,逐渐成为开发的焦点。水平轴潮流能发电装置可将潮流能转化为水轮机的动能,从而带动发电机进行发电,因其具有自启动性能好、转化效率高等优点,是潮流能开发利用的主要设备,目前潮流能发电研究还处于起步阶段,其研究开发还远未成熟。本文从潮流能发电装置的机舱和支撑立柱入手,通过改变机舱的直径、形状和支撑立柱的直径、及其与叶轮平面的距离等,研究其对水轮机水动力性能的影响规律。首先,阐述了水平轴潮流能发电装置的研究背景和意义,分析了国内外潮流能发电装置的研究现状,介绍了水轮机的相关基本理论,利用翼型软件分析了翼型的特性参数,并根据叶片参数利用三维软件对水平轴潮流能发电装置进行了三维全尺寸建模。接着,运用格子玻尔兹曼(LBM)方法,建立了水平轴潮流能发电装置的数值模拟分析模型,对水轮机在不同尖速比工况下的水动力性能进行了数值模拟分析,并通过模型试验,对比了数值模拟结果和实验结果,验证了LBM方法的有效性及可行性。最后,在给定水流速度、水流方向和叶轮旋转速度的基础上,利用LBM方法,研究了不同参数和不同结构形式下水轮机的水动力性能,进而得出对水轮机捕获效率和轴向推力系数等的影响规律。通过课题的研究,揭示了机舱和立柱对水平轴潮流能发电装置水动力性能的影响规律,为水轮机的结构优化和工程应用提供了参考依据,为潮流能发电装置的深入研究奠定了基础。
[Abstract]:With the continuous consumption of fossil energy, the problem of energy shortage has become a prominent problem in the world today. In recent years, the power flow can be a renewable clean green energy, gradually becoming the focus of development. The horizontal axis power generation device can convert the power flow into the kinetic energy of the turbine and drive the generator to carry on. Power generation is the main equipment for the development and utilization of power flow because of its good starting performance and high conversion efficiency. At present, the research and development of power generation power generation is still in its infancy. This paper starts with the engine room and supporting column of the power generation device, and changes the diameter, shape and vertical column of the engine room. Diameter, and the distance from the plane of the impeller and so on, study its influence on the hydrodynamic performance of the hydraulic turbine. First, the research background and significance of the horizontal axis power generation device are expounded. The research status of the power generation device at home and abroad is analyzed, the basic theory of the turbine is introduced, and the characteristics of the airfoil are analyzed by the airfoil software. The 3D full dimensional modeling of the horizontal axis power generation power generation device is carried out by using the 3D software based on the blade parameters. Then, the numerical simulation model of the horizontal axis power generation unit is established by using the lattice Boltzmann (LBM) method, and the hydrodynamic performance of the hydraulic turbine at different speed ratio conditions is numerically simulated. The validity and feasibility of the LBM method are verified by comparing the numerical simulation results and the experimental results through the model test. Finally, on the basis of the given flow velocity, the direction of the flow and the rotating speed of the impeller, the hydrodynamic performance of the turbines with different parameters and different structure forms is studied by using the LBM method, and then the water is obtained. The influence law of the turbine capture efficiency and the axial thrust coefficient and so on. Through the research of the project, the influence law of the engine cabin and column on the hydrodynamic performance of the horizontal axis power flow power generation device is revealed, which provides a reference for the structural optimization and engineering application of the turbine, and lays a foundation for the in-depth study of the power flow energy generator.

【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM612;TV136

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本文编号:1787744

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