垂直軸潮流能水輪機流固耦合研究.pdf

1、開發(fā)綠色新能源是解決目前全球面臨的能源危機與環(huán)境污染的主要途徑，而潮流能作為綠色可再生能源中的一種，目前正在為國內(nèi)外爭相開發(fā)。垂直軸水輪機是開發(fā)潮流能的一種主要裝置，在國內(nèi)外對垂直軸水輪機技術(shù)的研究與探索過程中，大多的試驗與理論研究都只側(cè)重于水輪機水動力性能方面。而在垂直軸水輪機實現(xiàn)大型化和工程化的過程中，水輪機結(jié)構(gòu)強度和安全問題也是面臨的主要問題。本文的工作內(nèi)容主要是介紹流固耦合技術(shù)在垂直軸水輪機上實現(xiàn)的方法。在載荷試驗的基礎(chǔ)上，通過

2、對垂直軸水輪機的數(shù)值模擬，運用流固耦合的方法，將流體載荷施加到水輪機的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)校核，并與試驗進(jìn)行了對比。驗證了本文提出的針對垂直軸水輪機流固耦合方法的正確性與可行性，并在流場分析的基礎(chǔ)上對試驗結(jié)果給出合理的解釋。本文旨在為實際工程項目提供試驗和理論依據(jù)。
　　 本文首先介紹了垂直軸水輪機的工作特點與工作原理，對固定偏角的垂直軸水輪機進(jìn)行了運動和受力的分析。給出了影響水輪機水動力性能的無因次參數(shù)，總結(jié)了研究垂直軸水輪機的三種

3、方法流管法、渦方法及CFD方法的基本原理和各自的優(yōu)缺點。
　　 其次，本文介紹了流固耦合的相關(guān)理論，主要介紹了基于ANSYS+CFX的單向流固耦合和雙向流固耦合的主要實現(xiàn)過程，并且兩種物理模型之間數(shù)據(jù)的交換方法。
　　 第三，本文介紹了垂直軸水輪機載荷試驗的內(nèi)容，包括試驗裝置、試驗設(shè)備與試驗方法，并對試驗測量結(jié)果做了分析說明。
　　 第四，本文根據(jù)CFX二維和三維的計算結(jié)果對垂直軸水輪機進(jìn)行了單向的流固耦合分析，