浪流發(fā)電設備導流罩設計及分析.pdf

1、隨著世界經濟的高速發(fā)展，人口的急劇增加，作為人類利用的主要能源—化石能源被大量利用，因而日漸枯竭，這給全球帶來了嚴重的環(huán)境問題。在全球范圍內能源危機的沖擊下，環(huán)境保護及經濟持續(xù)發(fā)展的要求一再被提出并得到了廣泛的關注，因此開發(fā)利用新能源和可再生能源成為大多發(fā)達國家和部分發(fā)展中國家21世紀能源發(fā)展戰(zhàn)略的基本選擇。海洋能作為一種可再生的清潔能源，其有效開發(fā)利用可以為改善能源結構，發(fā)展低碳經濟和應對氣候變化提供一條重要的途徑，所以大力開發(fā)海洋新

2、能源是目前全球的共同目標。海洋能中應用比較廣泛的是海洋波浪能和潮流能，因其在海洋中無處不在而且受時間限制相對較小。但是目前而言，對波浪能和潮流能的能量捕獲裝置彼此獨立，相對單一，如果將波浪能和潮流能有效地綜合利用，則更能有效地最大程度利用海洋能源。因此對浪流獲能裝置的設計研究和如何有效提高其獲能效率是目前海洋能研究領域的重點和難點。
　　目前主要的海洋波浪能、潮流能獲能裝置是水輪機。由于流速的制約，國內許多海洋能研究機構都在積極研

3、究應對策略，如何在低流速下最大限度的獲取能量一直是研究的熱點。目前提高水輪機獲能效率的方法主要有葉片翼型優(yōu)化、水輪機葉片變槳距機構和外部增加導流罩增大通過水輪機截面流速等。本文針對一種新型波浪潮流一體化發(fā)電裝置的水輪機設計研究了適用性較強、易安裝的導流罩，以增大輪機的獲能效率。本課題的設計研究為導流增強型水輪機的研究和實踐提供了基礎，為適用于海洋能發(fā)電設備的導流罩設計提供了參考，為水輪機導流罩的優(yōu)化設計提供一定的理論基礎。
　　論

4、文第一章首先對海洋能的開發(fā)利用的必要性進行了綜述，并簡單介紹了海洋能中兩大主要能源—波浪能和潮流能現(xiàn)今的發(fā)電技術與原理。詳細介紹了目前國內外對導流罩的開發(fā)利用技術的現(xiàn)狀和進展，并提出了本文所研究的“浪流發(fā)電設備導流罩的設計及分析”課題，并論述了研究該課題的意義。
　　第二章主要是對導流罩進行外形的設計。首先對該研究課題中所涉及的浪流一體化裝置的結構進行了詳細的闡述。然后根據(jù)該發(fā)電裝置的實際需要，結合風力發(fā)電機擴散器的設計理論，考慮

5、工作流場對稱型特點，設計提出了兩種類型導流罩模型方案，即S型和W型。
　　第三章介紹了CFD仿真技術的相關內容，并對本次研究中所要采用的FLUENT軟件中的相關功能進行了介紹和分析。這是本課題中的理論研究基礎。接下來運用FLUENT軟件進行二維CAD計算，分析S和W兩大類型導流罩壓力場和速度場，研究分析了線型對導流罩水動力特性的影響并得出S為優(yōu)先選擇型線。而后對不同收縮比下的S型導流罩進行了更為深入的水動力性能的研究，根據(jù)五條設計

6、原則，選取雙曲線變形方案S3作為最優(yōu)線型。該設計研究為導流增強型水輪機的研究和實踐提供了理論基礎。
　　第四章在機械設計制造理論的基礎上，對導流罩外形進行優(yōu)化設計，并對導流罩與輪機的聯(lián)接機構進行設計，完成了導流罩與機架的整體裝配，保證裝卸的穩(wěn)固性和方便性。畫出CAD圖。
　　第五章系統(tǒng)的介紹了有限元方法在工程結構受力分析過程中的應用，以及大型通用有限元分析軟件ANSYS的求解分析模塊，針對課題中浪流輪機的導流罩進行了有限元數(shù)