有界水域垂直轴水轮机水动力模型实验研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文有界水域垂直轴水轮机水动力模型实验研究硕士研究生：董越指导教师：盛其虎副教授学科、专业：力学论文主审人：段文洋教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文有界水域垂直轴水轮机水动力模型实验研究硕士研究生：董越指导教师：盛其虎副教授学位级别：工学硕士学科、专业：力学所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertati

2、onforDegreeofM.EngExperimentalstudyonHydrodynamicModelofVerticalAxisTurbineinBoundedWaterCandidate:DongYueSupervisor:AssociateProf.ShengQihuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicsDateofSubmission:Dec.2017DateofOralExamination:Mar.20

3、18University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校

4、保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇

5、编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日有界水域垂直轴水轮机水动力模型实验研究摘要煤、石油、天然气等不可再生能源的储量随着人们不断的开采和利用而日益减少，而人类对能源的需求却随着工业生产的发展和生活水平的提高而与日俱增。传统能源已不再能够满足人类的需求，可再生能源领域的发展现已成为世界能源发展的必然趋势。其中海洋可再生能源总量丰富，是人类未来能源的宝库。本文研究的潮流能垂直轴水轮机是一种可以将潮流能转化为电能的一种装置。本文试验是基于2013年海洋可再生能源专项资金-海洋能综合支撑服务平台建设项

6、目，对潮流能固定偏角垂直轴水轮机进行室内定型测试研究，试验的主要目的是建立垂直轴水轮机试验测试平台，确定垂直轴水轮机水动力性能和载荷试验测试方法，研究来流速度，速比，以及叶片弦长大小等主要参数对水轮机性能和载荷的影响规律。利用滤波等方法对实验结果进行数值处理。通过对实验结果研究发现：（1）叶轮的轮辐和夹具降低了水轮机的能量利用率，增加了水轮机的载荷性能，且夹具大小的不同对水轮机的水动力性能影响很大。（2）水轮机存在最优速比，在该速比下，功率系数最大。（3）同一速比下，来流速度越大，平均功率系数越低。且速比越

7、大，功率系数受来流速度的影响越大。流速越大，平均推力系数越小，平均侧向力系数越大。（4）弦长大小即密实度不同对水轮机性能和载荷性能也有明显的影响。在低速比下，增大叶片弦长可以提高水轮机的能量利用率，在高速比下，减小叶片弦长使能量利用率升高。利用CFD软件CFX对该水轮机进行数值模拟，研究模拟情况下速比，来流速度，叶片弦长，自由液面，轮辐和壁面效应对水轮机水动力性能的影响。将实验结果与CFD结果进行对比，分析两种结果的差异及其原因。本文的研究成果为垂直轴水轮机叶轮的设计、安装及垂直轴叶轮CFD有效性验证提供试

8、验数据，对真实海况下的水轮机的设计和施工具有参考意义，促进了垂直轴水轮机的实验研究进展，对潮流能能量转换装置的研究具有重要意义。关键词：潮流能；垂直轴水轮机；实验研究；数值模拟；水动力性能；载荷性能有界水域垂直轴水轮机水动力模型实验研究ABSTRACTThereservesofnonrenewableenergy,suchascoal,oilandnaturalgas,aredecreasingwithconti