阻力型水力转轮的流体动力学特征与性能研究
发布时间：2022-01-11 05:19
转轮是水能利用系统的核心装备。虽然升力型转轮的能量利用系数较高,但其自启性能和运行稳定性较差,且设计制造难度大;而阻力型转轮的结构简单,启动性能良好,维护成本低,近年来成为小规模水能利用领域的热点研究对象。目前对阻力型转轮吸收风能的研究较多,但将阻力型转轮放置于水中的研究工作并不多见,尤其是关于流动实验的研究鲜见报道。流场是决定转轮的能量转化能力和运行稳定性的关键,转轮周围的流动参数分布是评价转轮工作能力的直接参照,也为转轮的优化设计提供依据。本文以阻力型转轮周围的流动特征为着眼点,运用先进的测量与数值模拟手段获得流场的定量数据,进而分析影响转轮转动的因素,建立流动与转轮外在性能之间的关系。本文的主要研究内容与结论如下:（1）以Savonius转轮和Bach转轮两个阻力型转轮为研究对象,设计转轮的实验模型,以铜合金为材质加工制作实验模型;以循环水洞为流动测试平台,借助粒子图像速度场仪（PIV）对转轮周围的流动进行无扰动测量,分别采用自上和自下打光的方式,实现了转轮周围完整流场的测量。改变来流速度和转轮的安放角,对转轮周围的流速分布和流动结构进行测量与对比分析。通过测量发现,转轮下游存在...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地球上的能源演化
水力转轮的分类考虑水流势能的影响，仅吸收水的动能，所以水力转轮与风力处，两者的工作原理都是先将流体的动能转换为机械能，再将电[18]。由于水的密度约为空气的 800 倍，所以在相同流速条件远大于气流的惯性力，因此水力转轮相较于风力转轮可以获取，将整个水动能利用的装置称为水流透平机或水流能量转换系功率范围一般为 1–10kW，大部分采用水平轴或垂直轴结构形转轮相似。轮轴线与水流方向之间的空间方位关系，将水力转轮主要分为类，而后根据叶片形状和安装方式等将水力转轮进行细分，目分类如图 1.2 所示。
其效率一般低于升力型转轮。在垂直轴水轮的应用较为广泛[25]，该转轮是一种典型的升力型水力转轮转轮的应用较少，典型的安装与运行方式示意图如可以由两个叶片、三个叶片或多个叶片组成。Anyi力转轮在偏远地区发电中的应用进行了系统的分析装在河岸或码头附近，可以为偏远地区提供 1–2kWaygusuz[28]对比了各种轴流式水力转轮，发现在水流力转轮的优势不明显，尽管轴流式水力转轮的效率高本和运输成本较高。Rourke[29]总结了应用于海洋中的水力转轮更适用于潮汐能和海洋能的利用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Savonius风力机静态流场PIV可视化试验研究[J]. 李岩,赵守阳,曲春明,冯放,李奇志. 排灌机械工程学报. 2018(02)
[2]2017年中国新能源重点细分行业发展现状、新能源行业发展趋势及投资前景分析[J]. 白文亭. 电气时代. 2017(02)
[3]椭圆叶片Savonius风力机叶轮气动性能数值计算[J]. 田文龙,宋保维,毛昭勇. 中国电机工程学报. 2014(32)
[4]我国碳排放量与能源消费和经济增长的动态关系分析[J]. 陈志芳,冯利英. 中国管理信息化. 2013(07)
[5]Influence of Setting Condition on Characteristics of Savonius Hydraulic Turbine with a Shield Plate[J]. Shouichiro Iio,Yusuke Katayama,Fuminori Uchiyama,Eiichi Sato,Toshihiko Ikeda. Journal of Thermal Science. 2011(03)
[6]立轴风力机空气动力学性能流管模型研究[J]. 廖康平,盛其虎,张亮. 太阳能学报. 2009(09)
[7]水洞流场PIV显示与分析系统离轴测试校正[J]. 阮驰,孙传东,白永林,王屹山,任克惠,丰善. 光子学报. 2007(01)
博士论文
[1]基于PIV技术的近壁双圆柱绕流尾迹特性研究[D]. 陈波.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]模拟水下高速运动体水动力环境的空化水洞设计[D]. 刘茂生.南京理工大学 2014
本文编号：3582168
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地球上的能源演化
水力转轮的分类考虑水流势能的影响，仅吸收水的动能，所以水力转轮与风力处，两者的工作原理都是先将流体的动能转换为机械能，再将电[18]。由于水的密度约为空气的 800 倍，所以在相同流速条件远大于气流的惯性力，因此水力转轮相较于风力转轮可以获取，将整个水动能利用的装置称为水流透平机或水流能量转换系功率范围一般为 1–10kW，大部分采用水平轴或垂直轴结构形转轮相似。轮轴线与水流方向之间的空间方位关系，将水力转轮主要分为类，而后根据叶片形状和安装方式等将水力转轮进行细分，目分类如图 1.2 所示。
其效率一般低于升力型转轮。在垂直轴水轮的应用较为广泛[25]，该转轮是一种典型的升力型水力转轮转轮的应用较少，典型的安装与运行方式示意图如可以由两个叶片、三个叶片或多个叶片组成。Anyi力转轮在偏远地区发电中的应用进行了系统的分析装在河岸或码头附近，可以为偏远地区提供 1–2kWaygusuz[28]对比了各种轴流式水力转轮，发现在水流力转轮的优势不明显，尽管轴流式水力转轮的效率高本和运输成本较高。Rourke[29]总结了应用于海洋中的水力转轮更适用于潮汐能和海洋能的利用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Savonius风力机静态流场PIV可视化试验研究[J]. 李岩,赵守阳,曲春明,冯放,李奇志. 排灌机械工程学报. 2018(02)
[2]2017年中国新能源重点细分行业发展现状、新能源行业发展趋势及投资前景分析[J]. 白文亭. 电气时代. 2017(02)
[3]椭圆叶片Savonius风力机叶轮气动性能数值计算[J]. 田文龙,宋保维,毛昭勇. 中国电机工程学报. 2014(32)
[4]我国碳排放量与能源消费和经济增长的动态关系分析[J]. 陈志芳,冯利英. 中国管理信息化. 2013(07)
[5]Influence of Setting Condition on Characteristics of Savonius Hydraulic Turbine with a Shield Plate[J]. Shouichiro Iio,Yusuke Katayama,Fuminori Uchiyama,Eiichi Sato,Toshihiko Ikeda. Journal of Thermal Science. 2011(03)
[6]立轴风力机空气动力学性能流管模型研究[J]. 廖康平,盛其虎,张亮. 太阳能学报. 2009(09)
[7]水洞流场PIV显示与分析系统离轴测试校正[J]. 阮驰,孙传东,白永林,王屹山,任克惠,丰善. 光子学报. 2007(01)
博士论文
[1]基于PIV技术的近壁双圆柱绕流尾迹特性研究[D]. 陈波.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]模拟水下高速运动体水动力环境的空化水洞设计[D]. 刘茂生.南京理工大学 2014
本文编号：3582168
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