收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

柔性叶片水轮机获能区的研究及应用

尹克金  
【摘要】:柔性叶片水轮机是一种新型海流能获取装置,其叶片为采用柔性材料制作的三角形,在水流的作用下发生自适应变形,可充分利用流体的升力效应和阻力效应做功,具有较高的获能效率,自启动能力强,适用流速范围广。其转动方向只与柔性叶片的安装方向有关,可适应双向往复来流,若采用竖轴方式安装则能适应各向来流。转子制作简单,叶片安装方便,有广阔的应用前景。 本文以柔性叶片水轮机获能区的研究为工作重点,分析了柔性叶片水轮机的受力特性,提出了正负获能区的概念,明确了获能区的分布,在此基础上提出了一种通过减小负获能区的不利影响来提高柔性叶片水轮机整体获能能力的方法,并综合运用理论分析、数值模拟和水槽模型实验进行了分析和验证。 建立了柔性叶片水轮机单叶片数学模型,分析了柔性叶片在整个转动过程中的受力特性。提出了正负获能区的概念,从受力分析的角度提出了柔性叶片在整个转动过程中可能存在负获能区。 对柔性叶片水轮机水动力特性进行了数值模拟。模拟了单排柔性叶片水轮机在整个转动周期内12个位置对主轴的转矩,初步明确了柔性叶片水轮机获能区的分布情况。为了便于研究获能区对柔性叶片水轮机获能能力的影响,提出了淹没度的概念,即通过改变淹没度来减少流经负获能区的水流,从而减小负获能区对柔性叶片水轮机获能能力的不利影响。对不同淹没度条件下的柔性叶片水轮机模型进行了转矩模拟,模拟结果显示,柔性叶片水轮机获能能力随着淹没度的增加呈现先增后减的趋势,找到了数值模拟条件下的最佳淹没度,从数值模拟的角度证明了减小负获能区的不利影响确实可以起到提高柔性叶片水轮机整体获能能力的作用。 设计制作了柔性叶片水轮机实验模型,搭建了柔性叶片水轮机水槽实验水动力性能测试和数据采集系统。测量了单排柔性叶片水轮机在整个转动周期中12个不同位置对主轴的转矩,进一步明确了柔性叶片水轮机获能区的分布情况。全叶片柔性叶片水轮机在不同淹没度条件下对主轴转矩的水槽模型实验显示:柔性叶片水轮机的获能能力随着淹没度的增加呈现先增后减的趋势;在最佳淹没度条件下柔性叶片水轮机整体获能能力比全淹没时提高13%。从模型实验的角度进一步证明,通过减小流经负获能区的水流以达到改变负获能区对整体获能能力不利影响的方法是可行的。 对数值模拟结果和水槽模型实验结果进行了分析。分别对数值模拟和模型实验中单排柔性叶片水轮机对主轴的转矩之和与全叶片水轮机全淹没情况下对主轴的转矩进行了对比,分析了单排叶片水轮机转矩之和大于全叶片水轮机全淹没条件下转矩的原因,提出了叶片密实度研究的必要性。 最后,在理论分析、数值模拟、模型实验的基础上,针对不同的环境条件提出了小功率漂浮式结构和大功率桩柱式升降转子结构两种工程应用方案,从工程应用的角度对本文研究进行了拓展,为后续海流能开发提供了一定的参考。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;溪洛渡电站机组埋件安装进入尾声[J];安装;2011年08期
2 胡笑奇;张建辉;黄毅;夏齐霄;黄卫清;;仿尾鳍式变截面摆动振子无阀压电叠堆泵的结构设计[J];光学精密工程;2011年06期
3 ;[J];;年期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 王树杰;赵龙武;李冬;鹿兰帅;;柔性叶片水轮机流体动力特性数值模拟[A];中国可再生能源学会海洋能专业委员会成立大会暨第一届学术讨论会论文集[C];2008年
2 邱飞;王树杰;谭俊哲;袁鹏;;潮流能柔性叶片水轮机导流罩设计及数值模拟[A];中国可再生能源学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 王树杰;鹿兰帅;李冬;赵龙武;;海洋潮流能驱动的柔性叶片转子发电装置试验研究[A];中国可再生能源学会海洋能专业委员会成立大会暨第一届学术讨论会论文集[C];2008年
4 史宏达;王智强;刘娅君;;低水头水轮机性能的试验研究[A];中国可再生能源学会2011年学术年会论文集[C];2011年
5 刘桦;邓良;廖晖;;水平轴风力发电机组通用动力学建模研究[A];中国动力工程学会透平专业委员会2011年学术研讨会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王树杰;柔性叶片潮流能水轮机水动力学性能研究[D];中国海洋大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 尹克金;柔性叶片水轮机获能区的研究及应用[D];中国海洋大学;2010年
2 张芳麟;水轮机稳水栅损坏的成因分析及对策研究[D];安徽理工大学;2011年
3 鹿兰帅;潮流能驱动的柔性叶片水轮机水动力性能试验研究[D];中国海洋大学;2009年
4 崔振磊;竖轴潮流水轮机空化对捕获功率的影响研究[D];大连理工大学;2011年
5 冯红光;三柔性叶片轴承转子系统的PD控制及仿真[D];大连理工大学;2008年
6 孙建英;水轮机虚拟安装系统的设计与实现[D];河北工程大学;2010年
7 党长营;大型风力发电机组多刚体与多柔体动力学研究[D];新疆大学;2010年
8 蒋小辉;水轮机流动噪声检测与分析[D];华中科技大学;2009年
9 王俭超;水平轴潮流水轮机叶片设计和模型试验研究[D];中国海洋大学;2011年
10 徐超;基于格子Boltzmann方法的海流能水轮机翼型叶片水动力特性研究[D];中国海洋大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 记者 王润胜 通讯员 张建;我国初步掌握抽水蓄能机组关键技术[N];国家电网报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978