小型水流能發(fā)電裝置設計與仿真.pdf

1、水流能發(fā)電機、潮汐發(fā)電機作為新能源發(fā)電技術(shù)，已不僅僅停留在理論和實驗研究階段，相關型號的產(chǎn)品已經(jīng)小批量地應用，并取得了良好的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。我國長江上游干支流蘊藏著豐富的水能資源，可以運用類似技術(shù)--利用低水頭、低水速的水流能發(fā)電機來獲取這些能源。
　　 水流能發(fā)電系統(tǒng)是一個復雜的非線性、多變量、強干擾系統(tǒng)。模型分析需充分考慮水流流速的隨機變化、葉輪與水流的流固耦合非線性及發(fā)電機的非線性因素等。運用CFD技術(shù)對葉輪等裝置進行

2、數(shù)值模擬，能對葉輪水動力性能以及氣蝕等問題進行預測，同時能夠指導整個水流能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)設計，從而達到盡可能多地捕獲能量的目的。
　　 根據(jù)長江中上游水文資料，初步設計了水流能發(fā)電裝置基本方案，模型結(jié)構(gòu)和尺寸。通過類比風力發(fā)電機的計算和設計方法，分別從功率、葉輪轉(zhuǎn)速及主軸轉(zhuǎn)矩三個方面驗證設計方案的可行性。選取了合適的直流發(fā)電機及增速裝置。對比了垂直軸及水平軸水流能發(fā)電裝置的利弊，利用Autocad及Pro/E軟件設計了垂直軸水流

3、能發(fā)電裝置模型的結(jié)構(gòu)和尺寸。
　　 以流體力學方程為理論基礎，對流體仿真軟件Fluent進行了分析，重點探討了該軟件中湍流模型的分類與使用，以及分析流體機械時所使用的MRF模型。探討了升力系數(shù)、阻力系數(shù)及升阻比對葉片水動力性能的顯著影響，并以此作為比較不同翼型動力性能的指標。
　　 選用MRF模型對水流能發(fā)電裝置整體進行了流場仿真分析。結(jié)合仿真結(jié)果以及垂直軸葉輪葉尖速比的理論推導，表明需提高變速箱增速比，才能符合水流發(fā)電