潮流能发电装置叶片外形精度影响研究

潮流能发电装置叶片外形精度影响研究

论文摘要

水轮机是潮流能发电装置的关键组成部分,对整个发电装置性能有重要影响。叶片是发电装置中最关键的环节,叶片受到水流的冲击产生升力从而驱动水轮机工作。叶片几何精度对于叶轮的动力输出特性有很大的影响,但目前还没有完善的标准和规范来测量叶片的外形精度。本课题基于海洋公益性专项资金项目“潮流能发电技术、海洋能与海水淡化耦合技术研究”等项目,对潮流能发电机外形尺寸精度影响进行了研究。首先分析了叶素形位误差和扭转角误差对叶片动力特性以及叶轮动力输出的影响,确定叶片的测量精度要求,利用样板法对叶片几何精度进行测量,对样板进行受力分析确定样板的数量以及测量位置;然后根据测量要求设计叶片测量装置和固定装置,最后根据课题要求制造了150k W的样机对测量方法进行验证。本课题选定水平轴潮流能叶片几何外形测量方法方面的研究方向,分析和解决测量过程中的关键技术问题,为测量技术规程的制定奠定技术基础。本文主要研究成果和创新点如下:(1)分析了翼型不同区域对翼型水动力性能的影响,确定了对翼型水动力性能影响最大的区域,测量过程中该部分要重点关注;(2)基于叶素动量理论对叶片展长方向不同位置对叶片水动力性能的影响进行了分析。利用所建立的计算模型对潮流能发电机样机叶片进行了仿真,计算出沿叶片展长方向受力最大的区域,在后续测量过程中,对该部分进行采样点加密以保证测量精度。(3)对叶素离散点进行坐标变换,将不同的坐标系映射到同一坐标系中利用插值法对叶素外形进行拟合;

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 前言
  •   1.1 研究背景
  •   1.2 发展与应用现状
  •     1.2.1 潮流能发电机研究现状
  •     1.2.2 叶片边缘检测研究现状
  •   1.3 本文的主要研究工作和章节安排
  • 第二章 翼型的选择及动力特性计算
  •   2.1 翼型基本概念介绍
  •     2.1.1 翼型的基本几何参数
  •     2.1.2 常见翼型族简介
  •   2.2 水平轴潮流能装置常用翼型介绍
  •   2.3 翼型动力特性主要参量
  •     2.3.1 雷诺数
  •     2.3.2 动力特性
  •     2.3.3 阻力特性
  •     2.3.4 失速特性
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 叶素断面几何精度影响分析
  •   3.1 常用计算方法介绍
  •     3.1.1 Javafoil
  •     3.1.2 XFoil
  •     3.1.3 Profili
  •     3.1.4 CFD方法介绍
  •   3.2 断面动力特性计算方法选择
  •     3.2.1 XFoil和 CFD方法性能考察
  •     3.2.2 RFoil性能考察
  •     3.2.3 CFD脱体涡模型DES性能考察
  •     3.2.4 断面翼型动力特性计算
  •   3.3 断面翼型加工精度对动力特性的影响
  •   3.4 本章小结
  • 第四章 叶片展长方向水动力性能影响分析
  •   4.1 贝茨理论
  •   4.2 计算方法选择
  •   4.3 仿真模型建立
  •   4.4 仿真模型验证
  • Perf对仿真模型进行验证'>    4.4.1 利用WTPerf对仿真模型进行验证
  •     4.4.2 利用水池试验对仿真模型进行验证
  •   4.5 展长方向受力分析
  •   4.6 断面翼型扭角误差影响分析
  •   4.7 本章小结
  • 第五章 测量方法设计
  •   5.1 测量点选取
  •   5.2 测量步骤及规范
  •   5.3 数据处理
  •     5.3.1 叶片横截面被测点坐标确定
  •     5.3.2 叶片被测横截面误差处理
  •   5.4 扭角测量方法及要求
  •   5.5 叶片测量装置的初步设计
  •   5.6 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  • 参考文献
  • 发表论文和参加科研情况说明
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 胡滕艳

    导师: 王兵振

    关键词: 水动力性能,叶片,叶素动量理论,翼型,样板检测

    来源: 国家海洋技术中心

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 海洋学,新能源,电力工业

    单位: 国家海洋技术中心

    基金: 海洋公益性专项资金项目“潮流能发电技术,海洋能与海水淡化耦合技术研究”

    分类号: P743.1;TM612

    总页数: 81

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