豎軸潮流發(fā)電水輪機動力學(xué)分析.pdf

1、豎軸潮流水輪機是近年來被廣泛研究的一種海洋潮流能轉(zhuǎn)換裝置。本文對一種2×300kW豎軸潮流發(fā)電水輪機進行了機構(gòu)設(shè)計,對水輪機進行了傳動系統(tǒng)動力學(xué)、水動力學(xué)和結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析,驗證了潮流發(fā)電水輪機實現(xiàn)潮流能轉(zhuǎn)換的可行性。
　　根據(jù)豎軸潮流發(fā)電水輪機的結(jié)構(gòu)形式、流體動力學(xué)特性及水輪機發(fā)電技術(shù)特點,對豎軸潮流發(fā)電水輪機進行了機構(gòu)設(shè)計,建立了水輪機的三維實體模型。
　　對水輪機進行了傳動系統(tǒng)動力學(xué)分析。根據(jù)水輪機傳動系統(tǒng)的動力學(xué)特性,

2、建立葉輪、增速齒輪箱和發(fā)電機等子系統(tǒng)的動力學(xué)方程,建立豎軸潮流發(fā)電水輪機傳動系統(tǒng)的剛性軸系與柔性軸系動力學(xué)模型。運用MATLAB/SIMULINK軟件結(jié)合水輪機傳動系統(tǒng)動力學(xué)模型在理想流速下對水輪機進行了動態(tài)特性分析。
　　對水輪機進行了水動力學(xué)分析。根據(jù)水輪機運動和受力分析,計算得到實測流速下豎軸潮流發(fā)電水輪機的外部載荷函數(shù),為豎軸潮流發(fā)電水輪機系統(tǒng)整機的結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析奠定基礎(chǔ)。并分析得到了實際測量流速下水輪機的輸出特性,進一步

3、驗證了水輪機機構(gòu)的可行性。
　　通過對水輪機關(guān)鍵部件進行合理的假設(shè)和等效,建立了增速器和水輪機整機的模態(tài)有限元仿真模型,通過模態(tài)分析得到增速器的前10階和整機的前20階固有頻率和振型特征,結(jié)果表明水輪機的固有頻率遠離潮流載荷、葉輪載荷和發(fā)電機轉(zhuǎn)子載荷頻率,本文設(shè)計的水輪機不存在共振現(xiàn)象。運用模態(tài)疊加法,分析水輪機系統(tǒng)整機在潮流載荷、葉輪轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡載荷和發(fā)電機轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡載荷作用下的動態(tài)響應(yīng),驗證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性,并提出了水輪