振蕩翼式潮流能發(fā)電水輪機(jī)研究.pdf

1、作為一種儲(chǔ)量巨大、無(wú)污染的綠色可再生能源—海洋能的開(kāi)發(fā)利用對(duì)于緩解化石能源枯竭所帶來(lái)的能源問(wèn)題有著重要的作用。潮流能是海洋能中最重要的組成之一，其開(kāi)發(fā)有著很大的價(jià)值。潮流能發(fā)電水輪機(jī)是潮流能有效開(kāi)發(fā)的工具，它能夠?qū)⒊绷鞯膭?dòng)能，部分的轉(zhuǎn)化為電能。根據(jù)其葉輪獲取能量方式的不同，主要分為水平軸、豎軸、橫軸以及振蕩翼型潮流能發(fā)電水輪機(jī)。本論文所研究的水輪機(jī)即為振蕩翼潮流能發(fā)電水輪機(jī)，它利用振蕩翼葉片的俯仰—升降耦合運(yùn)動(dòng)，采用雙葉片串聯(lián)葉輪形式，

2、通過(guò)葉輪的往復(fù)擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)潮流能進(jìn)行獲取的。
　　本論文在對(duì)振蕩翼式潮流能發(fā)電水輪機(jī)葉輪的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了水輪機(jī)的三級(jí)傳動(dòng)形式，即為“葉輪—二級(jí)整合機(jī)構(gòu)—主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)”的結(jié)構(gòu)形式。并且根據(jù)葉片俯仰的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了葉輪-葉片的同步運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。
　　本文利用流體分析軟件CFD對(duì)葉輪進(jìn)行水動(dòng)力環(huán)境下的數(shù)值模擬分析，得到葉輪的升阻力系數(shù)以及葉輪的力學(xué)特性，作為水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核的依據(jù)。
　　完善水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確

3、定水輪機(jī)的的尺寸以及選配各個(gè)組件，并建立三維模型。通過(guò)有限元軟件ANSYS Workbench對(duì)水輪機(jī)的葉輪的葉片、葉輪主軸以及傳動(dòng)軸進(jìn)行靜強(qiáng)度校核分析，對(duì)振蕩翼水輪機(jī)主軸進(jìn)行疲勞分析，以驗(yàn)證水輪機(jī)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
　　通過(guò)建立水輪機(jī)關(guān)鍵部件葉輪的有限元仿真模型，對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析，得到葉輪、葉片以及整機(jī)的振蕩特性，通過(guò)對(duì)比潮流頻率以及自身運(yùn)動(dòng)頻率，確保水輪機(jī)不會(huì)發(fā)生共振；運(yùn)用模態(tài)疊加法，分析水輪機(jī)葉輪在葉輪質(zhì)量不平衡載荷作用下的動(dòng)態(tài)