浪流發(fā)電設(shè)備導(dǎo)流罩設(shè)計及分析.pdf

1、隨著世界經(jīng)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(nèi)能源危機的沖擊下，環(huán)境保護及經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的要求一再被提出并得到了廣泛的關(guān)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(jié)構(gòu)，發(fā)展低碳經(jīng)濟和應(yīng)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(biāo)。海洋能中應(yīng)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(shè)計研究和如何有效提高其獲能效率是目前海洋能研究領(lǐng)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(nèi)許多海洋能研究機構(gòu)都在積極研

3、究應(yīng)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(gòu)和外部增加導(dǎo)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(shè)計研究了適用性較強、易安裝的導(dǎo)流罩，以增大輪機的獲能效率。本課題的設(shè)計研究為導(dǎo)流增強型水輪機的研究和實踐提供了基礎(chǔ)，為適用于海洋能發(fā)電設(shè)備的導(dǎo)流罩設(shè)計提供了參考，為水輪機導(dǎo)流罩的優(yōu)化設(shè)計提供一定的理論基礎(chǔ)。
　　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(shù)與原理。詳細介紹了目前國內(nèi)外對導(dǎo)流罩的開發(fā)利用技術(shù)的現(xiàn)狀和進展，并提出了本文所研究的“浪流發(fā)電設(shè)備導(dǎo)流罩的設(shè)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(dǎo)流罩進行外形的設(shè)計。首先對該研究課題中所涉及的浪流一體化裝置的結(jié)構(gòu)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(jié)合風(fēng)力發(fā)電機擴散器的設(shè)計理論，考慮

5、工作流場對稱型特點，設(shè)計提出了兩種類型導(dǎo)流罩模型方案，即S型和W型。
　　第三章介紹了CFD仿真技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，并對本次研究中所要采用的FLUENT軟件中的相關(guān)功能進行了介紹和分析。這是本課題中的理論研究基礎(chǔ)。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(dǎo)流罩壓力場和速度場，研究分析了線型對導(dǎo)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(dǎo)流罩進行了更為深入的水動力性能的研究，根據(jù)五條設(shè)計

6、原則，選取雙曲線變形方案S3作為最優(yōu)線型。該設(shè)計研究為導(dǎo)流增強型水輪機的研究和實踐提供了理論基礎(chǔ)。
　　第四章在機械設(shè)計制造理論的基礎(chǔ)上，對導(dǎo)流罩外形進行優(yōu)化設(shè)計，并對導(dǎo)流罩與輪機的聯(lián)接機構(gòu)進行設(shè)計，完成了導(dǎo)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(jié)構(gòu)受力分析過程中的應(yīng)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(dǎo)流罩進行了有限元數(shù)