-潮流能水轮机水力特性研究_刘德民
基于叶素_动量理论的潮流能水平轴水轮机水动力性能分析
第35 卷第4 期2014 年4 月太阳能学报ACTA ENEＲGIAE SOLAＲIS SINICAV o l. 35，N o． 4Apr．，2014文章编号: 0254-0096( 2014) 04-0599-06基于叶素-动量理论的潮流能水平轴水轮机水动力性能分析王树杰，陈存福，谭俊哲，袁鹏，周学志( 中国海洋大学工程学院，青岛266100)摘要: 运用简化风车理论对水轮机叶片进行设计，基于叶素-动量( BE M)理论，采用Glauert 修正，计算水轮机在不同工况下功率、转矩等水动力性能，得到不同工况下水轮机性能曲线;在风浪流水槽中进行模型试验，对叶素动量理论计算结果进行验证，为水轮机性能分析提供理论支持。
关键词: 水平轴水轮机; 叶片; 叶素-动量理论; 水槽试验中图分类号: TK73 文献标识码: A0 引言潮流能获能装置形式多样，水平轴水轮机作为其中一种，在潮流能的开发中被广泛使用。
水轮机水动力性能直接决定着机组的发电效率及运行状况，因此，选取有效便捷的性能预测方法至关重要。
现阶段研究手段主要有3种: 试验、理论分析和计算流体动力学( C FD) 模拟。
理论分析由于条件和成本低廉而得到较大发展。
Universit y of Southampton的A．S．B ahaj等［1 ～4］利用GH-T idal B laded和SEＲG- T idal软件研究了水轮机在不同桨距角下的水动力学性能。
该软件基于叶素-动量理论，通过分析叶片二维截面的性能，积分得到整机性能，并进行水槽试验，验证了软件的正确性。
浙江大学马舜等［5］和刘宏伟等［6］利用B E M 对水平轴潮流能水轮机轴向力进行计算分析，运用B laded软件进行对比分析，取得较为理想的效果。
哈尔滨工程大学利用动量定理和流管理论研究了垂直轴水轮机性能［7］。
本文在叶素-动量理论的基础上，引入叶尖和轮毂损失修正，使模型更加接近实际工况，预测不同工况下水轮机水动力性能; 并进行水轮机模型水槽试验，得到水轮机流场特性和水动力性能参数; 并对比理论与试验结果，对理论分析结果进行验证。
潮汐能发电装备的动态水力特性和水动力学模拟
潮汐能发电装备的动态水力特性和水动力学模拟潮汐能发电是一种利用潮汐能量转化为电能的可再生能源技术，其可持续性和低碳排放的特点使其备受关注。
在潮汐能发电装备的设计和优化过程中，了解动态水力特性和进行水动力学模拟是至关重要的。
动态水力特性是指潮汐能发电装备在潮汐水流中的响应和性能。
潮汐水流具有周期性和可变性的特点，因此，在装备设计和优化过程中，需要考虑装备在不同潮汐状态下的性能表现。
例如，装备的叶片设计应考虑到潮汐水流的变化，并优化叶片形状、弯曲角度和材料以提高能量转化效率。
此外，了解装备在潮汐水流中的动态响应也有助于减少装备的振动和噪音，提高其可靠性和使用寿命。
水动力学模拟是通过数值计算方法对潮汐水流进行模拟和分析的过程。
通过水动力学模拟，可以获得潮汐能发电装备所处的水流速度、压力和流动方向等参数，从而评估装备性能和效果。
使用计算流体力学（CFD）方法进行水动力学模拟可以更准确地预测装备的性能，并优化装备的设计。
例如，通过模拟水流在装备内部的流动情况，可以确定最佳的流道形状和尺寸，以最大化能量转化效率。
在进行潮汐能发电装备的动态水力特性分析和水动力学模拟时，需要考虑以下几个关键因素：1. 潮汐水流特性：潮汐水流的速度、流量和方向是装备设计和模拟的关键参数。
这些参数可能因地理位置和季节而异，因此需要准确获取地区的潮汐数据。
2. 装备几何形状：装备的几何形状对水动力学模拟结果影响显著。
因此，在进行模拟之前，需要准确建立装备的三维几何模型，并根据实际情况设置边界条件。
3. 涡流和湍流效应：潮汐水流中常常存在涡流和湍流效应，对装备的性能有一定影响。
因此，在模拟中需要考虑这些效应，并进行相应的修正和优化。
4. 材料和结构特性：装备的材料和结构特性对水动力学模拟结果有一定的影响。
例如，强度、刚度和密度等参数可以影响装备的振动和噪音性能，因此需要在模拟中考虑这些因素。
潮汐能发电装备的动态水力特性和水动力学模拟是提高装备性能和效果的关键步骤。
潮流能水轮机翼型几何参数对其水动力学特性的影响研究
第20卷 第3期 中 国 水 运 Vol.20 No.3 2020年 3月 China Water Transport March 2020收稿日期：2019-10-19作者简介：尹 锐（1991-），男，昆明理工大学津桥学院 讲师。
基金项目：云南省教育厅科学研究基金项目（2018JS750）；云南省高等学校本科教育教学改革项目（JG2018262）。
潮流能水轮机翼型几何参数对其水动力学特性的影响研究尹 锐（昆明理工大学 津桥学院，云南 昆明 650106）摘 要：为探索潮流能水轮机翼型几何参数对其水动力学特性的影响规律，以NACA 系列翼型为研究对象，选择最大相对弯度及其所在位置、最大相对厚度及其所在位置四个主要因素，通过L 9（34）正交表得到9个试验组合。
利用Fluent 对不同几何参数下的翼型进行建模，以最大升阻比为评价指标，进行正交试验。
通过极差分析，得到翼型最大升阻比各影响因素的主次顺序，最终得出NACA7408-40%为最优的参数组合。
为潮流能水轮机翼型的设计提供参考。
关键词：潮流能水轮机翼型；水动力学特性；正交试验；数值模拟中图分类号：TV136 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2020）03-0111-02引言海流能泛指水流所蕴含的能量，储量丰富，开发潜力巨大[1]，能转化为其他形式的能量，且相对比较稳定[2]。
海流能的种类有潮汐能和潮流能，潮汐电站成本高且破坏生态[3]，而潮流发电无需筑坝，受到广泛关注[4]。
翼型的几何参数对其水动力学特性起决定作用，很多学者开展了各种研究。
Goundar [5]等通过数值模拟和试验的方法对比了HF-Sx、Fx63137及NACA63815翼型的升阻特性；Bahaj [6]等对海流能叶片翼型进行了相关试验；袁鹏[7]等研究了不同几何参数对NACA4412翼型水动力学性能的影响规律。
上述研究增进了人们对潮流能水轮机叶片翼型的认识，但翼型几何参数对其水动力学特性影响的主次顺序尚不清楚，本文对不同几何参数下的NACA 四位数系列翼型进行数值模拟，通过正交试验得到翼型最大升阻比各影响因素的主次顺序以及最优组合。
混流式水轮机的水动力特性研究与优化
混流式水轮机的水动力特性研究与优化混流式水轮机是一种常见的水力发电设备，广泛应用于水电站和水力发电厂。
其独特的结构和设计使得其在转速范围内具有较高的效率和可靠性，同时适应范围广，适合多种水源条件。
本文将对混流式水轮机的水动力特性进行研究，并提出优化措施，以改善其性能和效率。
混流式水轮机的水动力特性主要包括流体的流动和叶轮的工作。
在设计和优化过程中，需要重点关注以下几个方面：进口流场的分析、叶轮叶型的设计、流经叶轮过程中的流体力学特性、叶轮和排水管系统的匹配等。
首先，进口流场的分析是研究混流式水轮机水动力特性的基础。
通过对进口流场的特性进行分析，可以确定流体的初始状态和速度分布。
这将有助于进一步分析叶轮叶型的设计和流体力学特性的研究。
其次，叶轮叶型的设计是优化混流式水轮机性能的关键。
叶型的设计直接影响到流体在叶轮中的流动情况和叶轮工作效果。
通过合理优化叶轮的叶型设计，可以提高水轮机的功率输出和效率。
一种常用的方法是利用数值模拟和实验数据，通过多次优化，找到最佳的叶型参数和结构。
另外，在研究混流式水轮机的水动力特性时，需要对流经叶轮的流体力学特性进行研究。
这包括叶轮的受力情况、流动分离和阻力损失等。
通过数值模拟和实验测试，可以获得叶轮转速和功率输出之间的关系，进而优化叶轮的设计。
最后，混流式水轮机的排水管系统也需要与叶轮匹配，以确保流体流动的顺畅和能量的最大化利用。
排水管系统的设计应考虑流量、压力和速度等因素，并与叶轮叶型的设计相协调。
优化排水管系统的结构可以进一步提高混流式水轮机的效率和性能。
对于混流式水轮机的优化，除了上述水动力特性的研究外，还可以考虑其他方面的改进措施。
例如，引入可变叶型技术和流量调节装置，以适应不同工况下的能力需求。
同时，采用新型材料和制造工艺，减小叶轮的质量和惯性，提高响应速度和工作稳定性。
总之，混流式水轮机的水动力特性研究与优化是提高水轮机性能和效率的关键。
通过对进口流场的分析、叶轮叶型的设计、流体力学特性的研究以及排水管系统的优化，可以进一步改善水轮机的性能和效率。
-潮流能水轮机水力特性研究_刘德民
1世界潮流能发展状况简介近年，全世界对电力的需求不断增加。
2008年，世界电力需求16819TWh ，据估算，到2035年，世界电力需求将达到32922TWh ，因此全球能源紧张的局面不容乐观。
目前，使用清洁、可再生能源已经成为全球共识，在全球新增电力供给中，可再生能源几乎占据了半壁江山。
另一方面，随着全球工业化进程不断加快，陆地资源已经开发殆尽，工业化开始向海洋寻找出路，海洋工业文明时代正在来临。
世界和平组织在其“能源革命”研究报告2011中，预测海洋能在未来10年可以达到年均70%的增长率。
海洋能具有可预测性好、靠近负荷中心、环境友好、发电成本低于海上风电等特点，具备较大开发价值。
以潮流能为例，世界潮流能可开发量在80,000MW 以上，中国则是世界上潮流能资源丰富的地区之一，潮流能储量达到13948.5MW,见下表。
海洋能资源储量[1]能源储量（TWh/年）温差能44000波浪能29500潮汐能7800盐差能1650世界海洋能总储量82950世界海洋能商业化开发还处于起步阶段，目前已经安装的联网型海洋能以潮汐坝为主，其他海洋能转换设备尙处于研发或者样机阶段，市场正在逐渐兴起。
欧洲、美国、加拿大都发布了海洋能发展路线图，以整合资源，推动海洋能产业发展，其中，以英国为代表的欧洲走在了这个领域的世界前列[2-3]。
1.1欧洲欧洲正在积极推动海洋能发展，根据各国对海洋能发展规划的不完全统计，2020年，仅欧洲主要国家的海洋能装机容量就将达到4000MW 以上，潮流能占主要份额。
英国是欧洲海洋能发展最好的地区，出台了多项政策和专项基金鼓励海洋能发展。
根据英国能源研究中心出台的海洋能发展路线图，英国海洋能发展可以分为4个阶段，在2020年左右，海洋能将进入大规模建设期，2050年安装容量将达到10GW 。
1.2美国2010年以来，美国出台了多项政策鼓励海洋能开发，并成立专门基金，预计在未来3年内投入3700万美元进行项目资助。
矩形潮流水轮机水动力性能研究
网络出版地址 ： ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗ ｗ ｗ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｎ ｅ ｔ ／ ｋ ｃ ｍ ｓ ／ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ／ ２ ３ ． １ ３ ９ ０ ． Ｕ ． ２ ０ １ ３ ０ ９ １ ７ ． ２ ３ ４． ０ ０ １ ３ ． ｈ ｔ ｍ ｌ 中图分类号 ： Ｔ Ｋ ７ ３ ０ 文 献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ７ ４３ ０ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ ． １ ２ ２ １ － ０ ５
的水动力特性 ， 分析各参数对水轮机性能 的影 响． 总结 了水 轮机密 实度 、 安 装摆 角和速 比对水轮 机水动力 特性 的影响规 律， 并给 出了矩形水轮机 的优选设计参数 的建议范 围． 研究工作 可以为矩形潮 流能发电站的工程设计 提供 参考． 关键 词 ： 潮流能 ； 矩形水轮机 ； 水动力性能 ； 动量定理
ｄ ｅ ｆ ｅ ｎ ｓ ｅ ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ，ｔ ｈ ｅ ａ ｕ ｔ ｈ ｏ ｒ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ａ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｒ ｅ ｃ ｔ ａ ｎ ｇ ｕ ｌ ａ ｒ ｔ ｉ ｄ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ， ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｓ ＤＭＴ ｍｅ ｔ ｈ —
（ Ｄ ｅ ｅ ｐ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ， Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ０ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
线性波作用下水平轴潮流能水轮机水动力性能的数值模拟
线性波作用下水平轴潮流能水轮机水动力性能的数值模拟黎江;王树杰;司先才;袁鹏【摘要】文章以20 kW水平轴潮流能水轮机为例,分别选取正常工况和极限工况下的波浪参数,运用计算流体动力学软件Fluent对线性波作用下的水平轴潮流能水轮机的水动力性能进行了数值模拟.数值模拟结果表明:水平轴潮流能水轮机在波浪作用下会受到交变的海洋环境载荷的作用,在该环境载荷的作用下,水轮机的各项水动力性能参数发生周期性变化;正常工况下,水轮机水动力性能参数的波动幅度为3%左右,波浪对水轮机的影响不大;极限工况下,水轮机水动力性能参数的波动幅度为35%左右,波浪对水轮机的影响很大.波浪对水轮机的影响不容小觑,对此,工程上应尽量避开波浪影响区或采取适当的措施提高水平轴潮流能水轮机叶片和支撑结构的疲劳强度,以减小波浪对水平轴潮流能水轮机性能的影响和破坏.%Taking the 20 kW horizontal axis turbine driven by tidal current energy as research object, choosing the wave parameters under regular condition and limited condition, using the software of computational fluid dynamics (CFD) to simulate hydrodynamic performance of the horizontal axis tidal current energy turbine under the effect of linear wave. The numerical simulation results show that the tidal horizontal turbine suffered alternating marine environmental loads and all sorts of turbine's hydraulic performances fluctuate periodically. The turbine's hydrodynamic performances fluctuate 3% periodically under regular condition; The turbine's hydrodynamic performance fluctuates 35%, influenced by wave seriously under limited condition. So appropriate measures should be taken to improve the fatigue strength of the blade and structural support of horizontal axis tidalcurrent energy turbine or avoiding the region effected by wave seriously to reduce destruction caused by wave.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2017(035)011【总页数】7页(P1732-1738)【关键词】潮流能水轮机;波浪;数值模拟;正常工况;极限工况【作者】黎江;王树杰;司先才;袁鹏【作者单位】中国海洋大学工程学院, 山东青岛 266100;中国海洋大学工程学院, 山东青岛 266100;中国海洋大学工程学院, 山东青岛 266100;中国海洋大学工程学院, 山东青岛 266100【正文语种】中文【中图分类】TK6;P743.2水平轴潮流能水轮机是一种利用潮流能来获取能量的旋转机械，当水流冲击水轮机时，叶片的升力效应推动水轮机绕轴线转动做功，带动发电机发电，将潮流能转化为电能[1]。
潮流能发电平台的水动力特性的参数影响研究
潮流能发电平台的水动力特性的参数影响研究朱海峰;巫绪涛;曹猛猛【摘要】文章采用水动力分析软件AQWA对潮流能发电平台进行了研究,对平台有限元模型进行了简化,通过对比水动力参数的变化,确定了简化模型的可靠性;基于简化模型分别计算了发电平台在0°浪向作用时,不同水深及不同重心高度下的一阶波浪力、附加质量、辐射阻尼等水动力参数.结果表明:水深显著影响一阶波浪力的峰值大小,对附加质量和辐射阻尼影响较小;水深越浅,海底对波浪的反射作用越明显,平台受波浪冲击越大;重心高度的变化主要影响平台横摇和纵摇2个方向上的水动力参数,对其他方向影响很小.%The hydrodynamic characteristics of tidal power platform are studied by using the hydrody-namic calculation software AQWA .The finite element model of the platform issimplified ,and the re-liability of the simplified model is determined by comparing the changes of the hydrodynamic parame-ters .Based on the simplified model ,the first-order wave force ,radiation damping and added mass in different water depth or height of gravity center are calculated when the wave direction angle is 0 de-gree .The results show that the water depth significantly affects the peak value of first-order waveforce ,which has little effect on the added mass and radiationdamping .The more shallow the water depth ,the more obvious the reflection of the seafloor to the waves ,the greater the impact of the waves on the platform .The height of gravity center mainly influences the hydrodynamic characteris-tics of the platform in the direction of roll and pitch ,and has little effect on other directions .【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(041)006【总页数】5页(P817-821)【关键词】潮流能发电平台;水动力特性;AQWA软件;一阶波浪力;附加质量;辐射阻尼【作者】朱海峰;巫绪涛;曹猛猛【作者单位】合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】TV139.260 引言随着世界经济的发展、全球人口的剧增,人类对能源的需求量持续增大。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。