潮流能水轮机叶片结构设计及水动力性能分析

基于叶素动量理论对水平轴潮流能水轮机叶片外形进行设计,并结合Wilson方法修正计算模型,采用Matlab软件对叶片进行优化计算,得到优化后的弦长和扭角.通过坐标转换得到优化后翼型的三维坐标,将得到的坐标导入SolidWorks软件中建立叶片的三维模型.最后通过Fluent软件对设计的水轮机在不同尖速比下进行三维数值模拟.计算结果表明,设计的水轮机在水流速度为0.8 m/s,叶尖速比为3时,捕能系数能取得较大值,且水轮机无回流现象,具有良好的水动力特性.     

导流型自动调向变桨距水平轴潮流能水轮机结构设计与性能研究

潮流能水轮机是海洋潮流能开发的主要装置之一,其工作性能对提高海洋能源利用效率具有重要意义。为了研究潮流能水轮机变桨水动力特性,本文建立潮流能水轮机水动力模型,并结合实际模型进行变桨力矩计算,计算结果与实际相符,可为工程实践提供参考。     

水轮机影响域的数值仿真计算

运用CFD方法,建立潮流能水轮机分析模型,采用MRF(多参考系)模型和滑移网格技术对水轮机进行水动力性能的模拟计算,验证了CFD方法预报水轮机性能的可靠性。初步总结水轮机在潮流中工作的水动力特性,并计算了水轮机间距对水轮机性能及尾流场的影响。结合Fluent后处理软件Tecplot对计算结果处理分析,得到水平轴水轮机在工作过程中对周围流场的影响。研究发现,当水轮机间距为2D时,水轮机相互影响较小,在水轮机尾后方4D处,速度基本恢复为来流速度。为海上可再生能源试验平台的概念设计提供了参考和指导,为平台总布置设计提供了有意义的理论基础。     

20kW矩形潮流能发电机组结构设计及优化

潮流能是一种开发成本低、对环境影响小、具有良好商业前景的理想绿色新能源。研究了一种新型能量利用率高、水动力性能优良的矩形潮流能水轮机,给出了发电机组总体设计方案和基本尺寸,利用ANSYS软件对支撑结构在额定工况和极限工况下进行强度校核,并采用Screening优化法和NLPQL优化法进行优化设计,优化后的结构重量可以降低13.3%,具有良好的经济效益。     

潮流能水轮机翼型几何参数对其水动力学特性的影响研究

为探索潮流能水轮机翼型几何参数对其水动力学特性的影响规律,以NACA系列翼型为研究对象,选择最大相对弯度及其所在位置、最大相对厚度及其所在位置四个主要因素,通过L_9(3~4)正交表得到9个试验组合。利用Fluent对不同几何参数下的翼型进行建模,以最大升阻比为评价指标,进行正交试验。通过极差分析,得到翼型最大升阻比各影响因素的主次顺序,最终得出NACA7408-40%为最优的参数组合。为潮流能水轮机翼型的设计提供参考。     

三维竖轴潮流水轮机水动力性能研究

竖轴水轮机作为潮流能转换为电能的核心装置,其水动力性能的优劣将会直接影响到整体发电系统的效率。为了研究大型竖轴水轮机叶片安装角对水轮机水动力性能的影响,基于多参考系模型(MRF),采用Fluent软件对流场中的模型进行3D数值模拟。在转速和来流速度保持不变,改变安装角时,分析同种翼型5个不同安装角叶片对潮流能水轮机的水动力性能的影响。同时分析在同一安装角和旋转速度条件下,不同来流速度对水轮机水动力性能的影响。结果表明,叶片安装角对竖轴潮流水轮机的能量利用率影响较大,来流速度对水轮机叶片表面的静压力和输出功率具有一定的影响。研究结果对今后竖轴水轮机的设计和生产具有借鉴意义。     

竖轴潮流能水轮机试验平台设计及工作性能测试

针对竖轴潮流能水轮机工作性能的研究,文中采用搭建试验试验平台方法,以竖轴潮流能水轮机为研究对象,在波流循环水槽中进行试验。试验平台主要包括数据采集及控制系统,其具体为:伺服电机、转矩转速传感器、数据采集及处理系统。通过此试验系统,可获取转速、转矩等参数,从而对水轮机的工作性能开展研究。     

水平轴海流能水轮机模型设计及试验研究

为了提高水平轴海流能水轮机的发电效率,利用叶素理论对叶片进行设计,采用维氏曲线对导管收缩段进口进行设计,类比环形堰堰面曲线对带前段导管进行设计,最终得到一种新型水平轴海流能水轮机模型,并通过拖拽试验对数值模拟结果进行了验证。研究成果表明:在水平轴海流能水轮机外围加装普通导管能够提高发电效率,带前段导管的效果更明显。研究成果有利于带导管水平轴海流能水轮机的优化设计。     

悬浮式潮流能发电装置的设计

潮流能发电是海洋能利用的一种形式,即直接利用涨落潮水的水流冲击水轮机叶片从而带动电机进行发电。本文以现有研究成果为参考,开发一种全新结构的悬浮式潮流能发电装置。该悬浮式潮流能发电装置可以根据潮流的流向自动调整其在海水中的姿态,使得水轮机叶片旋转平面总与潮流方向垂直,从而提高了发电效率;同时,通过对压载水舱的压力控制实现发电装置漂浮与悬浮的姿态调整,这有利于机组的运输与维护,以节省成本。     

浪流共同作用下潮流能水轮机性能试验研究

浪流共存环境中的潮流能水轮机性能研究旨在为准确地估计潮流能发电装置的生存性及获能效率等重要指标提供依据。论文基于模型试验的方法,采用发电功率为1k W的水平轴水轮机模型,在不同叶尖浸没水深条件下,研究规则波以及极限波作用下的水轮机特性,揭示其功率与载荷的变化规律。研究结果可为潮流电站设计提供依据以及为数值方法的有效性验证提供数据。