潮流能水轮机水力特性数值模拟及结构分析.docx

潮流能水轮机水力特性数值模拟及结构分析

2.39万字 63页 原创作品，已通过查重系统

摘 要
潮流能是一种清洁无污染、可再生、蕴藏量丰富的新能源，随着化石资源的逐渐枯竭和环保的要求日益提高，世界各国对潮潮流能的开发利用越来越重视，各种潮流能技术得到了不断的突破，其中英国等欧美国家已经进入潮流能商业化运作前期。灯泡贯流式水轮机具有流道型式好、尺寸小，能量参数大、效率高，机组尺寸小、重量轻，运行性能好、适用范围大，土建工程量少、投资省，投建后移民少等优点。叶轮作为潮流能水轮机获取能量的关键部件，它的水力性能以及结构性能会影响机组收集能量的效率和结构的安全性。本文基于单向流固耦合模型，对不同工况、不同尺寸、不同材料下的叶轮水力性能和结构性能进行了稳态分析，对比研究了不同模型所得到的机组、叶轮效率，叶片表面压力分布等水力性能以及叶片应力应变、变形性能，为进一步优化叶轮结构提供了依据和参考。
论文取得的成果如下：
（1）在原始模型的基础上对叶片根部加固方案进行设计，利用SolidWorks软件对叶片根部进行加厚。之后进行水力特性数值模拟，筛选出两种水力性能较优的方案。
（2）对三种叶片根部方案在不同尺寸工况下进行结构分析。利用ANSYS WORKBENCH软件进行结构应力数值模拟，得到各种情况下叶片的应力形变图，确定叶片的结构性能。
（3）选用三种复合材料制作叶片。利用ANSYS Workbench软件对材料进行设定后进行结构应力的数值模拟，得到各个叶片的应力形变图，从而确定用这三种材料制作叶片时的机械性能


关键词：潮流能水轮机，单向流固耦合，水力性能，结构性能