豎軸潮流水輪機水動力性能的實驗與數(shù)值研究的開題報告

豎軸潮流水輪機水動力性能的實驗與數(shù)值研究的開題報告一、選題背景和意義潮汐能是一種可再生的能源，由于其利用效果好、污染小、穩(wěn)定性高等特點，備受關注。潮汐能利用方式較多，其中一種是采用豎軸潮流水輪機進行直接利用，由于其結(jié)構(gòu)簡單、上下游影響小等優(yōu)點，在一些特定的潮汐資源較豐富的地區(qū)使用頗為廣泛。因此，對豎軸潮流水輪機水動力性能進行實驗與數(shù)值研究具有一定的理論和實踐意義。通過實驗研究可以了解水輪機的穩(wěn)定性、啟動性能、效率和功率輸出等水動力性能參數(shù)，同時也可以對水輪機的設計和優(yōu)化提供依據(jù)。二、研究內(nèi)容本文擬進行豎軸潮流水輪機水動力性能的實驗與數(shù)值研究。具體內(nèi)容包括：1.豎軸潮流水輪機的設計和制造。選定水輪機的工作條件和參數(shù)，并進行設計、制造和安裝。2.水力實驗。通過試驗臺對水輪機進行各種水動力性能參數(shù)的測試，并記錄試驗數(shù)據(jù)。3.數(shù)值模擬。采用CFD軟件對豎軸潮流水輪機的水動力性能進行數(shù)值模擬，得出相應的水力特性曲線。4.實驗與模擬結(jié)果的比較和分析。對試驗數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果進行比較和分析，探討豎軸潮流水輪機水動力性能的特點和優(yōu)化方向。三、研究方法本文采用實驗與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，通過試驗與數(shù)值模擬的相互印證，得出豎軸潮流水輪機的水動力性能參數(shù)。具體方法包括：1.設計和制造豎軸潮流水輪機，并進行安裝和調(diào)試。2.在試驗臺上對水輪機進行水力性能參數(shù)的測試，包括水頭-功率特性曲線、水量-功率特性曲線、效率-流量特性曲線等。3.基于CFD軟件對豎軸潮流水輪機的水動力性能進行數(shù)值模擬，得到相應的水力特性曲線。4.對試驗數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果進行比較和分析，深入探討豎軸潮流水輪機的水動力性能特點和存在的問題，提出相應的優(yōu)化方案。四、研究預期成果通過本文的研究，預計可以得到以下成果：1.豎軸潮流水輪機的設計與制造，具備一定的理論和實踐參考價值。2.對豎軸潮流水輪機水力性能參數(shù)進行測試和分析，得到相應的水力特性曲線，為該水輪機的優(yōu)化和改進提供依據(jù)。3.通過CFD數(shù)值模擬，深入探討了豎軸潮流水輪機的水動力特性，為提高水輪機效率、減小損失提供了一定的參考。4.對實驗與數(shù)值模擬的結(jié)果進行比較和分析，探討豎軸潮流水輪機的水動力性能特點和存在的問題，并提出相應的優(yōu)化方案。五、研究進度安排本文計劃完成時間為一年，大致進度安排如下：第一季度1.調(diào)查豎軸潮流水輪機的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，梳理文獻資料。2.進行水輪機的設計和制造，并進行試驗臺的搭建和調(diào)試。第二季度1.開始進行水力實驗，記錄并整理試驗數(shù)據(jù)。2.進行數(shù)值模擬程序的編寫和模擬工作。第三季度1.完成水力實驗和數(shù)值模擬的工作，得出相應的實驗數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果。2.進行實驗數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果的比較和分析。第四季度1.對試驗數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果進行深入分析和總結(jié)，提出相應的優(yōu)化建議。2.完成論文的撰寫和答辯準備工作。六、參考文獻1.邵平.潮汐能開發(fā)與利用系統(tǒng)[M].北京:科學出版社,2017.2.劉紅.立軸式和橫軸式潮流渦輪機的水力性能分析[J].水電能源科學,2019,37(10):90-95.3.葛曼曼.海洋潮汐能的開發(fā)及其利用研究[D].上海:華東理工大學,2018.4.王斌.豎軸潮流水輪機的結(jié)構(gòu)設計及性能試驗