小型水流能發(fā)電裝置設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、水流能發(fā)電機(jī)、潮汐發(fā)電機(jī)作為新能源發(fā)電技術(shù)，已不僅僅停留在理論和實(shí)驗(yàn)研究階段，相關(guān)型號(hào)的產(chǎn)品已經(jīng)小批量地應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。我國(guó)長(zhǎng)江上游干支流蘊(yùn)藏著豐富的水能資源，可以運(yùn)用類似技術(shù)--利用低水頭、低水速的水流能發(fā)電機(jī)來(lái)獲取這些能源。
　　 水流能發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的非線性、多變量、強(qiáng)干擾系統(tǒng)。模型分析需充分考慮水流流速的隨機(jī)變化、葉輪與水流的流固耦合非線性及發(fā)電機(jī)的非線性因素等。運(yùn)用CFD技術(shù)對(duì)葉輪等裝置進(jìn)行

2、數(shù)值模擬，能對(duì)葉輪水動(dòng)力性能以及氣蝕等問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)能夠指導(dǎo)整個(gè)水流能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而達(dá)到盡可能多地捕獲能量的目的。
　　 根據(jù)長(zhǎng)江中上游水文資料，初步設(shè)計(jì)了水流能發(fā)電裝置基本方案，模型結(jié)構(gòu)和尺寸。通過(guò)類比風(fēng)力發(fā)電機(jī)的計(jì)算和設(shè)計(jì)方法，分別從功率、葉輪轉(zhuǎn)速及主軸轉(zhuǎn)矩三個(gè)方面驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性。選取了合適的直流發(fā)電機(jī)及增速裝置。對(duì)比了垂直軸及水平軸水流能發(fā)電裝置的利弊，利用Autocad及Pro/E軟件設(shè)計(jì)了垂直軸水流

3、能發(fā)電裝置模型的結(jié)構(gòu)和尺寸。
　　 以流體力學(xué)方程為理論基礎(chǔ)，對(duì)流體仿真軟件Fluent進(jìn)行了分析，重點(diǎn)探討了該軟件中湍流模型的分類與使用，以及分析流體機(jī)械時(shí)所使用的MRF模型。探討了升力系數(shù)、阻力系數(shù)及升阻比對(duì)葉片水動(dòng)力性能的顯著影響，并以此作為比較不同翼型動(dòng)力性能的指標(biāo)。
　　 選用MRF模型對(duì)水流能發(fā)電裝置整體進(jìn)行了流場(chǎng)仿真分析。結(jié)合仿真結(jié)果以及垂直軸葉輪葉尖速比的理論推導(dǎo)，表明需提高變速箱增速比，才能符合水流發(fā)電