可控偏角竖轴水轮机性能试验研究

论文摘要

本文主要阐述了一种采用伺服电机控制叶片运动的新型潮流发电装置——可控偏角竖轴水轮机的工作特点和试验研究过程。目的是研究这种新型水轮机的水动力学机理并考察这种新型叶片运动控制机构在水轮机上的应用情况,为该叶片运动控制机构在水轮机方面的应用和推广积累经验。首先简要叙述了可控偏角竖轴水轮机的工作特点,介绍了本文的试验装置以及针对水轮机各种试验参数的试验方案以及相应的技术实现手段,并介绍了试验的整个流程。然后根据试验结果,整理出可控偏角竖轴水轮机的水动力数据,以试验分析为基础,研究不同试验参数下水轮机性能的变化规律,分析讨论了包括叶片数Z、叶片弦长C、来流速度V_A、偏心率e等参数对水轮机水动力性能的影响。基于单盘面多流管方法建立数学模型,使用试验设定的叶片运动规律和试验参数计算水轮机的水动力性能,并与试验结果进行比较。最后,以试验数据为依据,分析讨论了不同试验状态下叶片受力的变化规律以及对水轮机性能的影响,并初步分析了叶片干扰对水轮机性能的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 海洋能源开发的背景及其意义
• 1.2 水轮机基本原理
• 1.3 可控偏角竖轴直叶水轮机机构简介
• 1.4 摆线式水轮机性能计算方法综述
• 1.5 竖轴水轮机试验研究综述
• 1.6 本文的主要工作内容
• 第2章 可控偏角竖轴水轮机的工作特点
• 2.1 竖轴水轮机的工作原理
• 2.2 叶片的运动
• 2.2.1 叶片的摆线式运动
• 2.2.2 叶片的真实运动规律
• 2.3 水轮机性能影响因素
• 2.3.1 水轮机运动和性能参数的定义
• 2.3.2 速比的影响
• 2.3.3 偏心率的影响
• 2.3.4 叶片数的影响
• 2.3.5 叶片弦长的影响
• 2.3.6 来流速度的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 可控偏角竖轴直叶水轮机的试验
• 3.1 研究的目的和内容
• 3.2 试验设备与装置
• 3.2.1 试验设备
• 3.2.2 水轮机试验模型
• 3.3 试验方案与测试手段
• 3.3.1 试验模型安装
• 3.3.2 试验研究方案
• 3.3.3 测试技术
• 3.4 试验数据表达方式
• 3.5 本章小结
• 第4章 可控偏角竖轴水轮机的水动力性能
• 4.1 试验参数对水轮机性能的影响
• 4.1.1 叶片数的影响
• 4.1.2 叶片弦长的影响
• 4.1.3 密实度的影响
• 4.1.4 来流速度的影响
• 4.1.5 偏心率的影响
• 4.1.6 补充说明
• 4.2 数值计算与试验结果的比较分析
• 4.2.1 动量定理模型的理论基础
• 4.2.2 单盘面多流管法（SDMT）
• 4.2.3 计算结果与试验数据的比较
• 4.3 水轮机的能量损失
• 4.4 本章小结
• 第5章 叶片的运动和受力
• 5.1 单个叶片的运动与受力
• 5.1.1 叶片的运动
• 5.1.2 叶片的受力
• 5.2 叶片运动和受力对水轮机性能的影响
• 5.2.1 一定速比范围内叶片受力变化对水动力性能的影响
• 5.2.2 不同弦长叶片的水动力性能
• 5.2.3 不同来流速度状态的叶片的水动力性能
• 5.2.4 不同偏心率状态的叶片的水动力性能
• 5.3 叶片之间的干扰
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢