潮流能水轮机叶片结构有限元分析及选型研究

发布时间：2021-09-28 22:53

　　潮流能作为一种新型可再生能源,因其具有诸多优点受到了世界众多国家的青睐。叶片是潮流能发电装置的重要组成部分,其性能的好坏直接影响着水轮机的工作效率。其中,良好的水动性能是叶片获得较高能量利用率的前提,良好的结构性能是叶片安全运行的保证。本文是在已给定的叶片翼型的基础上对100kW潮流能叶片结构进行的设计选型研究。希望叶片以较小的质量满足强度、刚度、稳定性等要求,并能抵抗强潮流的袭击。本文首先系统地回顾了国内外潮流能发展现状,在归纳潮流能水轮机叶片和参考风力机叶片结构的基础上,提出了100kW级水平轴潮流能水轮机叶片的3种结构形式,即,全金属叶片、全复合材料叶片、金属框架+复合材料蒙皮叶片。考虑到不同材料特性,又设计了不同的内部框架结构形式,包括骨架式全金属叶片、腹板式和箱型梁式全复合材料叶片、腹板骨架式、工字梁骨架式、箱型梁骨架式的金属框架+复合材料蒙皮叶片。为使材料充分发挥作用,在结构设计中提出了沿叶片展向进行分区、变厚度梯度设计概念。应用有限元软件ANSYS Workbench对以上叶片的不同结构形式进行了计算,对比分析了各种参数对结构力学性能的影响,最终比选出箱型梁骨架式的金属框... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

我国沿海省市潮流能蕴含量资源数据

哈尔滨工程大学硕士学位论文[3]。同时长江口北部水道（28.9kW/m2）和渤海海峡老铁山发水域。还有很多可用于潮流能开发的水道，例如福建2）、台湾渔翁岛西南水道（13.7kW/m2）以及山东北等等。我国沿海地区高能流密度水道分布如图 1.3 所示

图 1.3 我国沿海地区的高能流密度水道分布1、金塘水道 2、龟山水道 3、西堠门水道 4、老铁山水道 5、三都将潮流能转化为电能的主要发电装置，多将其称作为潮流能降差，将势能转化为电能的水力发电站水轮机发电装置有所，它是一种无压降、低水头发电装置，也即利用流体的动能结构及来流与叶轮旋转轴之间的关系，潮流能水轮机大体上两大类[4]。当来流方向与水轮机叶轮旋转轴方向平行时，称如图 1.4 所示。水平轴式潮流能水轮机由于多借鉴水平轴式，具有自启动性能好、构造简单，效率较高的特点，但其叶出现空化现象，一般只适用于单向来流，同时需要布置控制相对困难。当来流方向与水轮机叶轮旋转轴方向垂直时，称如图 1.5 所示。该种水轮机具有适应双向来流的优势，但其机械启动或变偏角的启动方式，而且这种水轮机的发电效率


本文编号：3412683