海流能轉(zhuǎn)換器水動(dòng)力特性的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究

【摘要】：海洋能是蘊(yùn)藏于海洋中的可再生能源，其蘊(yùn)藏量豐富，分布廣，清潔無污染。海流能是海洋能中最易獲得、最具靈活性的一種清潔、可再生能源。利用海流能技術(shù)發(fā)電，有利于改善能源結(jié)構(gòu)，降低化石能源消耗帶來的環(huán)境污染和氣候變化問題。海流能轉(zhuǎn)換器單向葉片翼型的水動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)劣是海流能開發(fā)利用的關(guān)鍵因素。 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)海流能轉(zhuǎn)換器的研究多在于轉(zhuǎn)速受翼型幾何參數(shù)的影響，而對(duì)于轉(zhuǎn)換器內(nèi)部水動(dòng)力特性的研究比較少見。本文基于浙江工業(yè)大學(xué)水力學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的海流能轉(zhuǎn)換器單向葉片，利用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLOW-3D對(duì)海流能轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的水動(dòng)力特性進(jìn)行模擬分析。對(duì)單向葉片在低流速海流下的水動(dòng)力特性進(jìn)行了相應(yīng)的數(shù)值模擬計(jì)算，得到翼型內(nèi)部流場(chǎng)的速度分布、壓力分布以及紊動(dòng)能分布。同時(shí)，在多功能鋼化玻璃水槽中，應(yīng)用三維粒子成像測(cè)速儀（PIV）、聲學(xué)多普勒測(cè)速儀（ADV）、高速攝影機(jī)（HSP）等先進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器，對(duì)渦輪機(jī)單向葉片的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行實(shí)測(cè)分析，并把兩種結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。 【關(guān)鍵詞】：海流能轉(zhuǎn)換器 單向葉片 水動(dòng)力特性 數(shù)值模擬 PIV 流場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：P742
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 符號(hào)說明10-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 海洋能綜述12-16
• 1.2 海流能簡(jiǎn)介16-18
• 1.3 海流能發(fā)電裝置國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 課題的研究目的和主要內(nèi)容19-22
• 1.4.1 課題的研究目的19-20
• 1.4.2 課題研究的主要內(nèi)容20-22
• 第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與量測(cè)方法22-27
• 2.1 多功能鋼化玻璃水槽22
• 2.2 DANTEC-PIV 三維粒子圖像測(cè)速儀22-24
• 2.3 PHOTRON APX-RS 高速攝影機(jī)24
• 2.4 SonTEK ADV 聲學(xué)多普勒測(cè)速儀24-27
• 第三章 海流能轉(zhuǎn)換器單向葉片翼型設(shè)計(jì)27-34
• 3.1 翼型的介紹27-28
• 3.2 翼型的幾何參數(shù)28-29
• 3.3 單向葉片的設(shè)計(jì)29-30
• 3.4 基本原理30-34
• 3.4.1 能量轉(zhuǎn)換原理31-32
• 3.4.2 貝茨（Betz）理論32-34
• 第四章 FLOW-3D 軟件34-40
• 4.1 FLOW-3D 軟件34-35
• 4.2 FLOW-3D 軟件分析35-36
• 4.3 紊流模型36-37
• 4.4 數(shù)值模擬模型的建立37-38
• 4.5 計(jì)算網(wǎng)格的劃分38-39
• 4.6 邊界條件的設(shè)定39-40
• 第五章 單向葉片翼型水動(dòng)力特性的數(shù)值研究40-66
• 5.1 柱坐標(biāo)與直角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換40-41
• 5.2 流場(chǎng)數(shù)值模擬41-56
• 5.2.1 相同位置處的流場(chǎng)分析41-46
• 5.2.2 不同位置處的流場(chǎng)分析46-49
• 5.2.3 不同來流速度的流場(chǎng)分析49-51
• 5.2.4 不同偏流角的流場(chǎng)分析51-54
• 5.2.5 尾流速度分析54-56
• 5.3 壓力場(chǎng)數(shù)值模擬56-58
• 5.4 紊動(dòng)能數(shù)值模擬58-64
• 5.4.1 yoz 平面相同流速的紊動(dòng)能分析58-62
• 5.4.2 xoz 平面相同流速的紊動(dòng)能分析62-64
• 5.5 本章小結(jié)64-66
• 第六章 單向葉片翼型水動(dòng)力特性的實(shí)驗(yàn)研究66-81
• 6.1 實(shí)測(cè)流場(chǎng)圖66-67
• 6.2 相同流速不同垂直切線的速度分析67-71
• 6.3 相同流速不同水平切線的速度分析71-74
• 6.4 不同來流速度的速度分析74-80
• 6.4.1 不同流速垂直切線上的速度分析74-77
• 6.4.2 不同流速水平切線上的速度分析77-80
• 6.5 本章小結(jié)80-81
• 第七章 數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較81-87
• 7.1 模擬轉(zhuǎn)速與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速對(duì)比分析81-82
• 7.2 垂直切線上流速的模擬值與實(shí)測(cè)值對(duì)比82-84
• 7.3 水平切線上流速的模擬值與實(shí)測(cè)值對(duì)比84-86
• 7.4 本章小結(jié)86-87
• 第八章 結(jié)論與展望87-90
• 8.1 結(jié)論87-88
• 8.2 展望88-90
• 參考文獻(xiàn)90-93
• 致謝93-94
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)位論文94
• 攻讀學(xué)位期間申請(qǐng)的國(guó)家專利94

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