文档介绍：竖轴鸵堵旨暗剂髡流体动力性能数值模拟哈尔滨工程大学工学博七学位论文博七研艽生:孙科教师:张亮教授学科、专业:流体力学年月指导编号坠学级¨
摘要鸵堵质鞘岱缌Ψ⒌缁榛蚝潮鞣⒌缁橹械墓丶璞浮K的主要特点是风或水流的方向垂直于叶轮的主轴和叶片,叶轮的旋转不受来流方向的影响,叶片结构简单,易于实现变角度控制和大型化,所以近年来在风能和潮流能发电技术领域重新受到人们的关注。由于鸵堵止ぷ鞴中流场、尾涡系及其作用于叶片上的载荷呈周期性的非对称非稳念变化,流动干扰复杂,叶轮流体动力学性能设计中的基础力学问题至今没有得到很好鸵堵值牧鞒√匦浴⒘魈宥ρЩ砗托阅埽杂谧既返娜鲜禜型叶轮的特性和提高设计能力具有重要的理论和实际意义。鸵堵至魈宥π阅苁翟けㄍǔ2捎昧鞴芊ê臀蟹椒āA鞴芊ㄔ谡体性能计算上简单快捷,但预报叶片瞬时载荷困难;涡方法能够计算瞬时载荷和涡系干扰,但在叶片出现大攻角流动分离时计算结果不准确。而近年来出现的粘性椒芄幻植骨傲街址椒ǖ娜钡恪1疚幕谌承訡方法和软件,对鸵堵终承粤鞒〉氖的D夥椒ǎ约耙镀⒁堵趾导流罩的流体动力载荷与性能丌展研究。首先研究鸵堵至鞒〉氖的D夥椒āU攵砸镀孛嫜芯康湫投猿埔型定常和非定常绕流的数值模拟问题,详细探讨了粘性砺壑邢喙丶扑条件和处理方法。在分析鸵堵值脑硕卣骱虲滑移网格模型与动网格模型特点的基础上,提出刂苹仆衲P头椒āMü齋比,、表明滑移网格模型可以详细预报叶片的瞬时载荷,尤其在低速比工况的性能计算上有明显优势。通过摆线式水轮机的模拟结果与文献中试验结果对比,表明刂苹仆衲P涂梢杂行гけū淦ń荋型叶轮的功率特性,与动网格模型相比,该模型能够降低网格数量,保证网格质量,节省计算时然后考虑粘性流场中运动Ⅱ亩ρ侍狻Sτ肬建立叶片的受力平衡方程和力矩平衡方程,实现了带惯性力系的鸵堵值氖的D猓了被动变偏角鸵堵值囊镀ń潜浠媛珊鸵堵止β侍匦浴Mü煽亟的解决。因此,深入研究鸵堵值牧魈宥ρЮ砺塾胧的D夥椒ǎ剿力机和绷魉只D饨峁胧匝榻峁推渌椒ǖ募扑憬峁问。竖轴桃堵旨暗剂髡至魈宥π阅苁的D
水轮机的计算结果与实验结果对比,表明该方法可以有效预报叶片的运动特性及叶轮的功率特性。另外,研究叶轮的总体性能计算问题。提出了变偏角鸵堵止β始扑修正公式,将叶片力偶矩对叶片自身小轴的功计入叶轮转换的能量中。研究表明,修正项在低速比时对功率的影响很小,在高速比时对功率的影响较大,为更准确的计算叶轮性能提供了一种途径。最后,研究鸵堵中阅艿那炕侍狻L岢隽耸屎嫌谕戳魈匦缘牡剂流罩加装固定偏角风力机、摆线式水轮机和弹簧控角水轮机模型的流场,给出了导流罩与叶轮之间的流体动力学干扰规律。数值计算和模型实验结果比较表明,导流罩可以稳定叶轮下游盘面流场,扩张门能够明显提高通过导流导流罩与叶轮的间隙等参数对叶轮的功率特性和叶片的流体动力特性的影响不同,带扩张门的导流罩优于不带扩张门的导流罩。弹簧控角水轮机功率特性的实验曲线证明,┐罅艘堵指咝г俗5乃俦确段А本文的研究工作为各种类型鸵堵秩屏魑侍馓峁┝巳承允的D夥法,对于深入研究鸵堵值牧魈宥ρЩ恚呕堵中阅芎蜕杓疲岣叶轮效率具有重要的理论意义和工程实用价值。关键词:竖轴鸵堵郑涣魈宥π阅埽徽承訡方法;导流罩;滑移网格哈尔滨。哺旱人学博十学位论文罩设计方法以及导流罩带扩张门的设计思想,模拟了导流罩流场特性以及导罩内部的流量;不同的鸵堵职沧坝诘剂髡帜谑保剂髡值男拖摺⑹账醣取
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立魁作者╊年弓月妇哈尔滨工程大学学位论文原创性声明体己经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献本人郑重声明: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、数据和文献等的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集的个人和集体,均己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。期:日
第滦髀甀研究工作的背景及意义ⅥⅡ世纪以来,中国和世界经济旅媪僮趴焖俪中⒄褂胱试纯萁吆突肪恶化的矛盾与挑战。依靠科技进步,丌发利用新能源技术相对成熟;而海洋能的丌发至世纪木以潮汐能利用为主,本世纪以来,换成旋转机械能。叶轮的能量转换效率和结构形式直接影响到风力机或潮流水轮机获耿能量的能力、制造成本以及使用寿命。因此,在风能或潮流能的键技术之一就是叶轮的流叶轮按结构形式分为水平轴式渤坪嶂崾交蚪和垂直轴式渤竖轴式或式,种【。垂直轴叶轮的特点是:于:同一个平面中,主轴和叶片垂直于来流的方向。相对于水平