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导流型潮流发电水轮机关键部件有限元分析

孙桂林  
【摘要】:目前,能源问题是人类经济和社会发展的主要制约因素,因此寻求清洁、可再生的绿色资源成为从根本上解决人类能源危机与潜在压力的必然选择。潮流能以其储量大、清洁等优点愈来愈受到人们的青睐,但由于我国海域潮流流速低且周期性的往复换向,这使得传统形式的水轮机很难充分的获取潮流资源。本文针对这一具体情况设计了一种导流型潮流发电水轮机,该水轮机不但解决了潮流流速低的实际问题还可以适应潮流往复换向的特点,这对充分的获取潮流资源具有重要意义。 本文首先在国内外潮流发电水轮机现有应用技术的基础上,根据水轮机的实际工况及电站技术指标对导流型潮流发电水轮机进行总体方案设计,其中包括支撑载体、传动系统及对流装置等。 然后应用流体分析软件CFX对水轮机的关键部件叶片的流场进行了数值模拟,把叶片上的水流冲击力加载到ANSYS叶片有限元分析模型上对水轮机叶片进行了强度分析,并对叶片的空蚀现象进行了研究。 本文还应用有限元分析软件ANSYS对水轮机易产生故障的齿轮增速箱的固有特性进行了分析,得到了齿轮增速箱箱体及其系统的固有频率和固有振型。 最后对导流型潮流发电水轮机对流装置的基本结构及工作原理进行了系统说明,根据本文水轮机具体工作环境对自对流轴承的结构形式进行了选择,并对其强度进行了受力分析以确保对流装置的稳定运行。


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