內(nèi)外雙層垂直軸水輪機性能研究.pdf

1、海洋是蘊藏著龐大資源的能量寶庫，海洋能不但清潔環(huán)保，對生態(tài)環(huán)境影響甚微，且是一種取之不盡用之不竭的可再生綠色資源，人類所用能源的未來就在寬廣的海洋之中。潮流能水輪機是將潮流能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，其中固定偏角潮流能水輪機對不同的來流方向具有良好的適應(yīng)性，且易于加工，成本較低，因而近年來引起了廣泛的關(guān)注。但單層垂直軸水輪機同時具有自啟動困難，葉輪載荷波動大及低轉(zhuǎn)速時效率低下的缺點，影響了它的發(fā)展和推廣。因此，本文在傳統(tǒng)固定偏角水輪機的內(nèi)部增加

2、一層葉片,應(yīng)用CFD數(shù)值模擬方法，研究這種內(nèi)外雙層固定偏角垂直軸水輪機的性能。
　　本文首先對單層垂直軸水輪機進行了二維數(shù)值模擬計算，通過與試驗結(jié)果對比驗證了數(shù)值模擬的正確性。在此基礎(chǔ)上計算得到了單層垂直軸水輪機最佳密實度范圍，及最佳葉片數(shù)，從而確定了內(nèi)外雙層垂直軸水輪機外層葉輪的尺寸。然后，采用二維和三維CFD數(shù)值模擬分析了速比、內(nèi)外葉輪相位差、半徑比、弦長比、展長比、內(nèi)層葉片翼型及偏角、三維效應(yīng)等參數(shù)對水輪機性能的影響。研究結(jié)

3、果表明雙層葉輪可有效提高水輪機的自啟動性能和低轉(zhuǎn)速下的效率，同時減小了葉片和葉輪的受力和轉(zhuǎn)矩波動。
　　最后，論文還對內(nèi)外雙層水輪機進行了單向流固耦合分析。計算結(jié)果表明，內(nèi)層葉輪的受力狀態(tài)要明顯優(yōu)于外層葉輪；水輪機的變形以主軸變形為主，葉片變形量遠小于主軸變形量；水輪機整體的最大應(yīng)力出現(xiàn)在主軸根部，經(jīng)過校核其結(jié)構(gòu)是安全的。同時由于水輪機整體變形較小，因此無需對雙層水輪機進行雙向流固耦合分析。以上可為內(nèi)外雙層水輪機設(shè)計與優(yōu)化提供借鑒