內(nèi)外雙層垂直軸水輪機(jī)性能研究.pdf

1、海洋是蘊(yùn)藏著龐大資源的能量寶庫，海洋能不但清潔環(huán)保，對(duì)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(jī)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(jī)對(duì)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(jī)同時(shí)具有自啟動(dòng)困難，葉輪載荷波動(dòng)大及低轉(zhuǎn)速時(shí)效率低下的缺點(diǎn)，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(jī)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(jī)的性能。
　　本文首先對(duì)單層垂直軸水輪機(jī)進(jìn)行了二維數(shù)值模擬計(jì)算，通過與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了數(shù)值模擬的正確性。在此基礎(chǔ)上計(jì)算得到了單層垂直軸水輪機(jī)最佳密實(shí)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(jī)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(duì)水輪機(jī)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(jī)的自啟動(dòng)性能和低轉(zhuǎn)速下的效率，同時(shí)減小了葉片和葉輪的受力和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
　　最后，論文還對(duì)內(nèi)外雙層水輪機(jī)進(jìn)行了單向流固耦合分析。計(jì)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(jī)的變形以主軸變形為主，葉片變形量遠(yuǎn)小于主軸變形量；水輪機(jī)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(shí)由于水輪機(jī)整體變形較小，因此無需對(duì)雙層水輪機(jī)進(jìn)行雙向流固耦合分析。以上可為內(nèi)外雙層水輪機(jī)設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供借鑒