垂直軸潮流能水輪機(jī)流固耦合研究.pdf

1、開發(fā)綠色新能源是解決目前全球面臨的能源危機(jī)與環(huán)境污染的主要途徑，而潮流能作為綠色可再生能源中的一種，目前正在為國內(nèi)外爭相開發(fā)。垂直軸水輪機(jī)是開發(fā)潮流能的一種主要裝置，在國內(nèi)外對垂直軸水輪機(jī)技術(shù)的研究與探索過程中，大多的試驗(yàn)與理論研究都只側(cè)重于水輪機(jī)水動力性能方面。而在垂直軸水輪機(jī)實(shí)現(xiàn)大型化和工程化的過程中，水輪機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全問題也是面臨的主要問題。本文的工作內(nèi)容主要是介紹流固耦合技術(shù)在垂直軸水輪機(jī)上實(shí)現(xiàn)的方法。在載荷試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過

2、對垂直軸水輪機(jī)的數(shù)值模擬，運(yùn)用流固耦合的方法，將流體載荷施加到水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)校核，并與試驗(yàn)進(jìn)行了對比。驗(yàn)證了本文提出的針對垂直軸水輪機(jī)流固耦合方法的正確性與可行性，并在流場分析的基礎(chǔ)上對試驗(yàn)結(jié)果給出合理的解釋。本文旨在為實(shí)際工程項(xiàng)目提供試驗(yàn)和理論依據(jù)。
　　 本文首先介紹了垂直軸水輪機(jī)的工作特點(diǎn)與工作原理，對固定偏角的垂直軸水輪機(jī)進(jìn)行了運(yùn)動和受力的分析。給出了影響水輪機(jī)水動力性能的無因次參數(shù)，總結(jié)了研究垂直軸水輪機(jī)的三種

3、方法流管法、渦方法及CFD方法的基本原理和各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 其次，本文介紹了流固耦合的相關(guān)理論，主要介紹了基于ANSYS+CFX的單向流固耦合和雙向流固耦合的主要實(shí)現(xiàn)過程，并且兩種物理模型之間數(shù)據(jù)的交換方法。
　　 第三，本文介紹了垂直軸水輪機(jī)載荷試驗(yàn)的內(nèi)容，包括試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)設(shè)備與試驗(yàn)方法，并對試驗(yàn)測量結(jié)果做了分析說明。
　　 第四，本文根據(jù)CFX二維和三維的計(jì)算結(jié)果對垂直軸水輪機(jī)進(jìn)行了單向的流固耦合分析，