【摘 要】
：
失速控制是当前各种控制潮流能涡轮的性能策略当中应用比较广泛且成熟的控制策略.失速现象与涡轮叶片周围的流场变化息息相关,所以在利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法对涡轮进行设计优化时应充分重视分离流的影响.本文中利用ANSYS-CFX软件对采用失速控制设计的潮流能涡轮能量提取系数(Power Extraction Coefficient,Cp)进行
【机 构】
：
哈尔滨工业大学(威海)船舶与海洋工程学院
【出 处】
：
第二届中国海洋可再生能源发展年会暨论坛
论文部分内容阅读
失速控制是当前各种控制潮流能涡轮的性能策略当中应用比较广泛且成熟的控制策略.失速现象与涡轮叶片周围的流场变化息息相关,所以在利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法对涡轮进行设计优化时应充分重视分离流的影响.本文中利用ANSYS-CFX软件对采用失速控制设计的潮流能涡轮能量提取系数(Power Extraction Coefficient,Cp)进行模拟与预测,并着重分析流场分离对预测水平轴潮流能涡轮的水动力性能的影响问题.本文不仅对一个潮流涡轮模型进行了数值模拟,还对此涡轮变螺距角情况进行了分析模拟与试验验证.当叶片设置在最佳扭转角(+8.33°)时,试验测得的能量提取系数与数值模拟预测值吻合较好;而在设计扭转角(0°)下的模拟结果和测量结果却相差甚大.通过对流场的CFD后处理分析显示出当设置在设计扭转角时在涡轮后产生了大涡分离,而在最佳扭转角时并没有分离现象产生.由于大涡分离现象是非定常的随机现象,目前在CFD模拟中很难将其模拟准确.这也是在模拟涡轮工作时能量提取系数预测在出现分离情况下不准确的主要原因,同时这也引出了如果没有实验结果进行核对,而是单纯依靠CFD方法预测结果是否有效和可靠的问题.
其他文献
拟开发研制出一种新型高效低水头大流量竖井贯流式潮汐机组,在水头为2-3米时具有较大的出力.利用数值模拟软件对雷诺时均N-S方程进行离散,采用S-A单方程模型和SIMPLEC算法对设计工况下的水轮机全流道进行三维数值模拟,获得了各过流部件的流动细节.分别对不同竖井尺寸,以及竖井末端有无横向、纵向支撑方案下的基本流态进行了分析和对比,分析不同方案对潮汐机组性能的影响,并探讨了水力损失的原因.计算结果表
为了解决传统单振荡结构波浪发电装置密封成本高、安装困难等问题,依据盘式永磁无铁芯发电机和长行程卷尺弹簧的技术基础,提出一种可以实现完全密封的小容量波浪发电装置,装置以双振荡结构方式工作.通过建立系统的双振荡模型,推导时域微分方程组、等效电路模型;采用相量法推导频域方程组,并求得相量解;推导状态方程组.结合相量解及数值解结果,与单振荡结构比较分析系统性能.结果表明采用双振荡结构相比单振荡结构,除了密
本文侧重于浮力摆发电装置直驱式方案的设计与试验研究.通过摇杆机构模拟不同浪高和周期下的波浪条件,进而研究不同条件下直驱式波浪能发电装置的运动规律和受载情况,以指导增速机、发电机以及摇杆机构的设计和选型,建立直驱式波浪能发电试验平台.此外,发电机前端接入棘轮(发电机双向驱动转换成单向驱动)后装置的多体动力学仿真分析,利用ADAMS软件的传感器功能,为棘轮的运动仿真提供了新的研究思路.
本文描述了浮摆式波能发电装置中浮体系统的收集原理,并对浮体系统的具体结构参数进行说明;在Workbench软件平台DesignModeler模块的基础上,对浮摆式波能发电装置中的浮体系统进行建模;对仿真过程中需设置的初始条件和需注意的事项进行了说明;并基于AQWA水动力学计算软件,对浮体的附加质量、辐射阻尼和RAO值进行计算,分析模拟了三种变化波况下浮体的运动响应情况,对浮体的采集效率进行了估算.
本文提出并设计了新型多振荡浮子式波浪能发电系统,该系统可以同时利用多个振荡浮子收集海面上不同位置的波浪能并转化为电能.建立了该系统的数学模型,进行了计算机仿真分析.分析结果表明该系统能够实现多个振荡浮子波浪力矩的耦合叠加,理论分析与仿真实验一致,验证了多振荡浮子式波浪能发电系统的可行性,为实海况实验提供了理论依据.
本文设计了一种高效的海洋波浪能单相圆筒型直线发电机并进行了有限元电磁仿真.首先设计了一种简单的概念原型直线发电机,对直线发电机的基本原理及发电效率进行了研究试验,在此基础上设计了一种实用的圆筒型直线发电机,该发电机的定子是线圈绕组阵列构成,而转子是永磁体阵列组成,与传统的方法相比,该方案发电效率高且易于装配.采用电磁场有限元仿真软件对磁场分布图进行了分析,验证了该方案的可行性.
漂浮串连式波浪发电装置适应了波浪的同向连续位移、曲线波形和无规律的随机变化,能够捕获相邻的两个浮箱的高度变化、横向角度变化、纵向角度变化产生的能量,通过双棘轮调向机构或液压系统驱动发电机发电.
浮体绳轮波浪发电技术属于新型的漂浮式波浪发电技术.本文首先介绍了浮体绳轮波浪发电技术的结构、原理和特点,然后介绍并分析了浮体绳轮波浪发电模型的试验结果,试验结果表明浮体绳轮波浪发电原理正确、技术可行.浮体绳轮波浪发电系统分直驱式和液压式两种,本文介绍了浮体绳轮波浪发电系统转化效率优化试验结果,结果表明液压式较直驱式采集效率高,但转化效率低,若采用直驱式必须严格控制系统的转动惯量,若采取液压式必须严
在实验室循环水槽中进行水轮机模型水动力实验.通过测量水轮机的功率,获得水轮机速比等对能量利用率的影响,获得最佳水轮机水动力性能设计参数,为完成国家科技支撑项目子课题"海洋能开发利用关键技术研究与示范"中的海洋能转换效率综合检测平台奠定技术基础.
针对新型永磁直驱式双向潮流发电装置对海底设备状态监测和实时控制的需求,进行了面向潮流发电的监测与控制系统设计.该监控系统以STC89C52单片机为微处理器,主要采用CAN总线关键技术,软件上使用单片机C语言和LabVIEW图形化语言.为了实现水下和岸上的远距离通讯以获得监测信号,采用CAN总线实现了水上水下500米的100Kbps数据传输,最终通过RS232传至上位机;同时考虑到海水潮流发电对高可