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带导叶的直叶片竖轴潮流水轮机的水动力性能研究
1
作者 李凤来 王树明 孟巧 《工程与试验》 2011年第3期33-37,共5页
为了提高直叶片竖轴潮流水轮机的水动力性能,利用势能工作的水轮机的导流叶柵的原理,在潮流水轮机流场周围加装导流叶柵,通过叶柵的导流作用改变经过潮流水轮机流场的水流方向、大小等,从而影响潮流水轮机的水动力性能。根据这一原理,利... 为了提高直叶片竖轴潮流水轮机的水动力性能,利用势能工作的水轮机的导流叶柵的原理,在潮流水轮机流场周围加装导流叶柵,通过叶柵的导流作用改变经过潮流水轮机流场的水流方向、大小等,从而影响潮流水轮机的水动力性能。根据这一原理,利用Fluent流体力学计算软件数值模拟了导叶对水轮机的水动力性能影响。结果表明,导叶安装角、栅距、导叶距水轮机轨迹圆的距离等方面在低速比情况下会提高潮流水轮机的能量利用率。 展开更多
关键词 直叶片竖轴潮流水轮机 导叶 数值模拟
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竖轴固定偏角直叶片潮流水轮机自启动性能研究 被引量:1
2
作者 孟巧 魏斌 李凤来 《南通航运职业技术学院学报》 2011年第1期66-70,共5页
竖轴固定偏角直叶片潮流水轮机的自启动能力较差。文章根据模型试验的观测分析,利用Fluent软件模拟计算在不同水流速度下叶片在圆周不同位置时的潮流水轮机自启动性能,并与加装叶柵附体的水轮机进行比较,得出加装叶柵附体可以提高水轮... 竖轴固定偏角直叶片潮流水轮机的自启动能力较差。文章根据模型试验的观测分析,利用Fluent软件模拟计算在不同水流速度下叶片在圆周不同位置时的潮流水轮机自启动性能,并与加装叶柵附体的水轮机进行比较,得出加装叶柵附体可以提高水轮机的自启动性及水轮机的水动力性能。 展开更多
关键词 自启动性 固定偏角叶片潮流水轮机 叶柵附体 数值模拟
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竖轴变偏角潮流发电水轮机的叶片控制机构 被引量:4
3
作者 孔凡凯 黄胜 张亮 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2010年第2期64-66,72,共4页
为了进行竖轴变偏角潮流发电水轮机的水动力性能的模型试验研究,需要设计该水轮机的试验模型,关键是进行水轮机叶片控制机构的设计.在比较现有的变偏角叶片控制机构的设计思路和工作特点基础上,设计了三种适用于竖轴变偏角潮流水轮机的... 为了进行竖轴变偏角潮流发电水轮机的水动力性能的模型试验研究,需要设计该水轮机的试验模型,关键是进行水轮机叶片控制机构的设计.在比较现有的变偏角叶片控制机构的设计思路和工作特点基础上,设计了三种适用于竖轴变偏角潮流水轮机的叶片控制机构,并分别给出了工作原理和装配图,介绍了叶片控制机构的实现方法.最后对三种控制机构的性能、造价等因素进行比较,为进一步的模型试验奠定了基础. 展开更多
关键词 潮流 水轮机 变偏角 试验模型 叶片控制机构
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适用于不同来流方向水轮机的竖直轴转子优化设计
4
作者 于建平 孙逊 +4 位作者 刘逊 孙佳慧 原莘琪 李宣榕 桂劲松 《珠江水运》 2023年第15期100-102,共3页
在能源压力日益增大,寻求清洁可再生能源成为人类可持续发展共同话题的背景下,促进水轮机更好地利用海洋能,对竖直轴转子进行优化很有必要。笔者通过查阅大量文献,对目前主流的两种竖直轴转子分别提出了在几何参数方面的优化方案,并建... 在能源压力日益增大,寻求清洁可再生能源成为人类可持续发展共同话题的背景下,促进水轮机更好地利用海洋能,对竖直轴转子进行优化很有必要。笔者通过查阅大量文献,对目前主流的两种竖直轴转子分别提出了在几何参数方面的优化方案,并建立优化后的两种竖直轴转子概念模型。 展开更多
关键词 水轮机 转子 优化
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竖直轴潮流发电水轮机调距机构设计
5
作者 孔凡凯 郑大勇 +1 位作者 孙桂林 应丽霞 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1129-1133,共5页
为了进行竖直轴潮流发电水轮机的水动力性能模型试验研究,需重点设计该水轮机的叶片调距机构.在分析现有叶片控制机构的设计思路基础上,提出了一种双偏心机构与双曲柄六杆机构相结合的新型竖直轴水轮机调距机构.对该机构进行了运动学分... 为了进行竖直轴潮流发电水轮机的水动力性能模型试验研究,需重点设计该水轮机的叶片调距机构.在分析现有叶片控制机构的设计思路基础上,提出了一种双偏心机构与双曲柄六杆机构相结合的新型竖直轴水轮机调距机构.对该机构进行了运动学分析,应用相关软件对其进行运动仿真,验证了该方案设计的合理性,并分别给出了工作原理和装配图.所建立的运动学模型对进一步开展竖轴水轮机的相关模型试验研究具有一定的参考意义. 展开更多
关键词 潮流 水轮机 叶片调距机构 运动学分析 运动仿真
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竖轴潮流能水轮机实验台设计及水动力性能测试 被引量:9
6
作者 赵广 郭嘉楠 +3 位作者 刘艳 宿晓辉 孙涛 杨冉升 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1271-1279,共9页
分析国内外竖轴潮流能水轮机实验台特点,设计了竖轴潮流能水轮机实验台,完成实验台调试、安装,并进行水轮机叶片预置攻角、尖速比、支撑臂等实验研究。所搭建的实验台可模拟8m/s以下潮流,测控系统额定功率5.5kW,水轮机最高转速150r/min... 分析国内外竖轴潮流能水轮机实验台特点,设计了竖轴潮流能水轮机实验台,完成实验台调试、安装,并进行水轮机叶片预置攻角、尖速比、支撑臂等实验研究。所搭建的实验台可模拟8m/s以下潮流,测控系统额定功率5.5kW,水轮机最高转速150r/min;可实现不同尖速比、叶片预置攻角、叶片翼型、水轮机密实度、叶端盘和支撑臂等水动力性能实验和动力学特性实验研究;测控同时具备加载、发电、测量、耗能4个功能,克服了齿轮箱、电动机等部件自身功耗对水轮机性能测试结果的影响,大大拓展了实验台的功能和应用空间。实验结果表明,所设计的水轮机最大能量捕获效率为35%,支撑臂对水轮机能量捕获效率的影响随尖速比提高而增大。研究结果为潮流能综合开发利用提供了具有借鉴意义的实验台设计方案和实验数据。 展开更多
关键词 水轮机 潮流 实验台设计 水动力学性能
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潮流能水平轴水轮机叶片优化研究 被引量:5
7
作者 王树杰 盛传明 +2 位作者 袁鹏 谭俊哲 司先才 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第7期113-118,共6页
叶片对潮流能水轮机的性能有很大的影响,因此对叶片进行优化研究对于提高潮流能水轮机的效率的重大意义。本文对50kW潮流能水平轴水轮机进行了叶片设计,针对水轮机具体的运行环境,以提高水轮机获能为目标,应用遗传算法对叶片弦长和扭角... 叶片对潮流能水轮机的性能有很大的影响,因此对叶片进行优化研究对于提高潮流能水轮机的效率的重大意义。本文对50kW潮流能水平轴水轮机进行了叶片设计,针对水轮机具体的运行环境,以提高水轮机获能为目标,应用遗传算法对叶片弦长和扭角进行了优化设计。通过对比实际工况下水轮机的获能特性得知,优化的叶片获能系数和获能功率较原叶片有所提高,从而证明应用遗传算法进行叶片优化的可行性,为水轮机叶片优化提供了新的方法。 展开更多
关键词 潮流能水平水轮机 叶片设计 遗传算法 叶片优化
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竖轴潮流能水轮机组排列规律试验研究 被引量:6
8
作者 谢永和 李广年 张兆德 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期537-542,共6页
针对竖轴潮流能水轮机阵列的水动力性能,在拖曳水池中开展模型试验研究。研究竖轴潮流能水轮机阵列整体水动力性能模型试验技术,讨论给定转速、流速的情况下双水轮机阵的能效指数。通过改变两个水轮机模型的相对位置,分析水轮机轴间距... 针对竖轴潮流能水轮机阵列的水动力性能,在拖曳水池中开展模型试验研究。研究竖轴潮流能水轮机阵列整体水动力性能模型试验技术,讨论给定转速、流速的情况下双水轮机阵的能效指数。通过改变两个水轮机模型的相对位置,分析水轮机轴间距、轴心连线与来流的偏角对能效指数的影响规律。 展开更多
关键词 潮流 水轮机阵列 换能效率 拖曳水池 模型试验
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基于遗传算法的竖轴变攻角潮流能水轮机性能优化研究 被引量:6
9
作者 姜劲 张亮 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期54-58,共5页
为了提高竖轴变攻角潮流能水轮机能量利用率,建立了该类水轮机在不同工况下的数学优化模型,以直叶片摆线式水轮机为原型应用遗传算法结合计算水轮机水动力的流管模型进行优化求解,给出了优化后叶轮能量利用率系数、叶片攻角和偏角随位... 为了提高竖轴变攻角潮流能水轮机能量利用率,建立了该类水轮机在不同工况下的数学优化模型,以直叶片摆线式水轮机为原型应用遗传算法结合计算水轮机水动力的流管模型进行优化求解,给出了优化后叶轮能量利用率系数、叶片攻角和偏角随位置角的变化规律,并据此分析了该类轮机流体动力性能改变的规律及其原因。计算结果表明遗传算法是解决这类问题的有效方法. 展开更多
关键词 潮流 变攻角水轮机 遗传算法 流管模型
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潮流能水平轴水轮机叶片扭角与弦长分布研究 被引量:1
10
作者 王树杰 王宽宽 +2 位作者 袁鹏 于晓丽 王旭超 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第10期109-115,共7页
叶片是潮流能水轮机的关键部件,为获取综合性能良好的潮流能水平轴水轮机,采用解析计算与CFD仿真结合的方法研究叶片扭角与弦长分布。以叶素效率最大原则,推导叶片扭角与弦长的理想分布计算模型,并研究尖速比对叶片扭角与弦长分布的影响... 叶片是潮流能水轮机的关键部件,为获取综合性能良好的潮流能水平轴水轮机,采用解析计算与CFD仿真结合的方法研究叶片扭角与弦长分布。以叶素效率最大原则,推导叶片扭角与弦长的理想分布计算模型,并研究尖速比对叶片扭角与弦长分布的影响;综合考虑水轮机获能效率、可靠性、安全性及叶片加工制造等因素,提出对叶片扭角与弦长修正分布模型;运用Fluent软件对20kW水轮机设计实例性能分析,结果显示修正模型水轮机转矩满足获能要求,轴向力明显减小,有利于工程应用中水轮机的稳定运行。 展开更多
关键词 潮流能水平水轮机 叶片设计 扭角 弦长 性能分析
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竖轴变攻角潮流发电水轮机性能预报流管模型研究 被引量:14
11
作者 张亮 汪鲁兵 +1 位作者 李凤来 张桂湘 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2004年第3期261-266,共6页
为寻求一种快速可靠地预报竖轴变攻角直叶片潮流/河流水轮机性能的方法,给出了计算变攻角直叶水轮机水动力性能的单盘面—单流管(SDST)、双盘面—单流管(DDST)、单盘面—多流管(SDMT)和双盘面—多流管(DDMT)模型公式以及叶片转动效应的... 为寻求一种快速可靠地预报竖轴变攻角直叶片潮流/河流水轮机性能的方法,给出了计算变攻角直叶水轮机水动力性能的单盘面—单流管(SDST)、双盘面—单流管(DDST)、单盘面—多流管(SDMT)和双盘面—多流管(DDMT)模型公式以及叶片转动效应的修正方法.计算和试验比较表明:低速比情况下,这4种修正的流管模型均可有效预报变攻角水轮机的能量系数;在水轮机正常工作的较高速比情况下,单盘面模型误差大,而双盘面模型与试验吻合良好,DDMT模型具有预报水轮机性能和叶片受力的优势,适合于快速进行变攻角水轮机的水动力优化设计和结构分析. 展开更多
关键词 潮流 水轮机 流管模型 水动力性能
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小型水平轴潮流能水轮机叶片的设计及其性能的分析
12
作者 田美灵 刘雪峰 +2 位作者 王晋宝 唐志波 郭欣 《机械工程师》 2014年第12期140-145,共6页
潮流能作为一种清洁无污染而且蕴藏丰富的可再生新能源,对其合理开发利用可以有效缓减能源短缺的问题。文中选用N A C A 644X X系列翼型,以得到较高捕能系数的水轮机为目标,基于叶素-动量(B EM)理论,给出了叶轮叶片设计的步骤,分别以翼... 潮流能作为一种清洁无污染而且蕴藏丰富的可再生新能源,对其合理开发利用可以有效缓减能源短缺的问题。文中选用N A C A 644X X系列翼型,以得到较高捕能系数的水轮机为目标,基于叶素-动量(B EM)理论,给出了叶轮叶片设计的步骤,分别以翼型前缘和翼型最大厚度为基准设计出两种30 W的小型水平轴潮流能水轮机叶片;然后运用叶素理论和动量理论对叶轮捕能系数进行了理论计算,即运用C FD软件A N SY S C FX对设计出的叶轮模型捕能系数进行了数值模拟计算并与理论值进行了对比。结果表明以翼型前缘为基准设计出的叶片捕能效果更好,同时验证了叶素理论与动量理论的等效性以及运用叶素-动量理论进行叶片设计的有效性。 展开更多
关键词 小型水平潮流水轮机 叶素-动量(B EM)理论 叶片设计 捕能系数 C FD
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竖轴潮流能水轮机群数值模拟研究 被引量:7
13
作者 郭峰山 贾明 +2 位作者 林伟豪 宋永臣 赵佳飞 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1810-1815,共6页
为了实现竖轴潮流能水轮机群的优化布置,基于CFD方法分别对单排和双排水轮机群进行数值模拟。对于单排水轮机群排布,水轮机只有相互十分靠近时其输出效率才会得到显著提升,而相邻水轮机相对旋转方向对机群的效率无影响。对于双排水轮机... 为了实现竖轴潮流能水轮机群的优化布置,基于CFD方法分别对单排和双排水轮机群进行数值模拟。对于单排水轮机群排布,水轮机只有相互十分靠近时其输出效率才会得到显著提升,而相邻水轮机相对旋转方向对机群的效率无影响。对于双排水轮机群排布,下游水轮机会使上游水轮机的尾流变窄、流速加快,但对上游水轮机的效率无影响。合理选择上游水轮机的间距可提高下游水轮机的效率,优化的双排水轮机群排布方案大幅提升了整个机群的效率。 展开更多
关键词 潮流 水轮机 机群排布优化 CFD方法
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一种竖轴潮流发电水轮机性能优化方法的初步研究 被引量:20
14
作者 汪鲁兵 张亮 曾念东 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2004年第4期417-422,共6页
从水轮机水动力学原理出发,建立了提高竖轴变攻角潮流发电水轮机能量利用率的优化方法和数学模型.该模型以叶片偏角随位置角的变化规律为优化参数,以水轮机工作速比范围内的能量利用率系数为优化目标,采用基于动量定理的多流管模型来求... 从水轮机水动力学原理出发,建立了提高竖轴变攻角潮流发电水轮机能量利用率的优化方法和数学模型.该模型以叶片偏角随位置角的变化规律为优化参数,以水轮机工作速比范围内的能量利用率系数为优化目标,采用基于动量定理的多流管模型来求解流体动力.选取竖轴直叶摆线式水轮机为优化原型进行了优化计算,给出了优化后水轮机的能量利用率以及攻角随位置角的变化规律.通过与不同偏心率的摆线式水轮机的能量利用率及攻角随位置角变化规律的对比,分析了优化后水轮机水动力性能改变的规律及原因.结果表明,在优化速比范围内,水轮机叶片不同位置角处的水动力攻角都有所增大,作用于叶片上的力以及叶片受力对水轮机中心的力矩也相应增大,从而提高了水轮机的能量利用率. 展开更多
关键词 潮流 变攻角水轮机 能量利用率 水动力性能
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安装于跨海桥梁下部结构的竖轴潮流能水轮机水动力性能研究 被引量:1
15
作者 谢宇 何晓宇 +1 位作者 应永良 徐小梅 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期420-426,共7页
文章采用物理模型实验和基于Fluent的二维数值模拟方法研究了竖轴水轮机安装在典型桥梁下部结构(单圆桩、圆端形墩台、四圆桩)且相对尺寸发生变化时,水轮机水动力性能的变化情况。研究结果表明:与桥梁下部结构组合后,竖轴水轮机的能量... 文章采用物理模型实验和基于Fluent的二维数值模拟方法研究了竖轴水轮机安装在典型桥梁下部结构(单圆桩、圆端形墩台、四圆桩)且相对尺寸发生变化时,水轮机水动力性能的变化情况。研究结果表明:与桥梁下部结构组合后,竖轴水轮机的能量输出显著提升,单圆桩提升幅度最大,圆端形墩台次之,四圆桩最小;单圆桩和圆端形墩台相对水轮机尺寸增大时,水轮机的能量输出随之增大,四圆桩相对水轮机尺寸增大时,水轮机的能量输出随之减小;竖轴水轮机与桥梁下部结构结合后,下部结构附近的高流速区增加了水轮机的能量输入,扩大了竖轴水轮机的获能范围并提高了能量获取幅值。 展开更多
关键词 潮流水轮机 跨海桥梁 下部结构 水动力性能 FLUENT
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水平轴潮流能水轮机复合材料叶片自适应性研究 被引量:1
16
作者 房良 刘迪 +2 位作者 张学伟 连建鲁 耿保阳 《水电能源科学》 北大核心 2017年第9期150-153,181,共5页
叶片是水轮机中潮流能向机械能转化的核心部件,直接影响水轮机的水动力性能和结构性能。以水平轴潮流能水轮机复合材料叶片为例,基于复合材料弯扭耦合理论,采用双向流固耦合方法研究了叶片的自适应性。结果表明,采用对称铺层方式的复合... 叶片是水轮机中潮流能向机械能转化的核心部件,直接影响水轮机的水动力性能和结构性能。以水平轴潮流能水轮机复合材料叶片为例,基于复合材料弯扭耦合理论,采用双向流固耦合方法研究了叶片的自适应性。结果表明,采用对称铺层方式的复合材料叶片,可提高水轮机的能量利用率,并在较大的速比范围内使水轮机保持较高的效率;降低叶片上的应力集中,可改善结构性能;对称铺层可利用叶片的弯扭耦合特性,使叶片具备自适应性,从而提高水轮机的水动力性能和结构性能。 展开更多
关键词 水平潮流水轮机 复合材料叶片 弯扭耦合 双向流固耦合 自适应性
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竖轴潮流水轮机变臂长优化设计
17
作者 慕洪生 宿晓辉 +2 位作者 张慧颖 李扬 高翔宇 《吉林水利》 2013年第5期1-4,10,共5页
本文提出动态变臂长竖轴潮流能水轮机优化设计概念。以双盘面多流管法为基础推导动态变臂长潮流水轮机水动力特性公式。模拟不同变臂长水轮机运行工况,验证该优化设计思路。结果表明动态变臂长设计能够改善竖轴潮流水轮机水动力特性,为... 本文提出动态变臂长竖轴潮流能水轮机优化设计概念。以双盘面多流管法为基础推导动态变臂长潮流水轮机水动力特性公式。模拟不同变臂长水轮机运行工况,验证该优化设计思路。结果表明动态变臂长设计能够改善竖轴潮流水轮机水动力特性,为潮流水轮机的优化设计提出了一种新方法。 展开更多
关键词 变臂长 潮流水轮机 优化设计 潮流 流管法
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竖轴潮流能水轮机被动变桨数值模拟研究 被引量:1
18
作者 朱丽宁 林文晓 杨鑫 《中国水运(下半月)》 2020年第6期101-102,105,共3页
竖轴水轮机的旋转不受来流方向影响,但其自启动性能较差,能量转化率低于水平轴水轮机。根据已有研究,被动变桨水轮机在旋转过程中叶片经过多数方位角区域时升力有所提高。本文通过计算流体力学软件Fluent,给定叶片不同限位角,研究叶片... 竖轴水轮机的旋转不受来流方向影响,但其自启动性能较差,能量转化率低于水平轴水轮机。根据已有研究,被动变桨水轮机在旋转过程中叶片经过多数方位角区域时升力有所提高。本文通过计算流体力学软件Fluent,给定叶片不同限位角,研究叶片在水动力作用下在限位角内的变桨对竖轴水轮机能量转化率的影响,将其与定桨距水轮机进行对比,为提高水轮机性能提供合理建议。 展开更多
关键词 水轮机 潮流 数值模拟 FLUENT
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水平轴潮流能水轮机三维数值模拟 被引量:1
19
作者 宋文龙 刘湘晨 +1 位作者 周晓 张馨玉 《化工机械》 CAS 2015年第5期685-691,共7页
为了能清晰了解水平轴潮流能水轮机的工作状态,采用滑移网格技术对不同工况下实验室内小型水轮机样机的压力场和速度场进行数值模拟,探究了水轮机空化和涡流效应的产生原因和重点区域。
关键词 水轮机 叶片 水平潮流 空化 涡流效应
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基于单向流固耦合的潮流能水轮机叶片强度及模态分析 被引量:6
20
作者 刘雪峰 王晋宝 +2 位作者 田美灵 唐志波 吴国荣 《机械工程师》 2014年第11期94-98,共5页
叶片作为潮流能水轮机叶轮的关键部件,在其工作过程中受到水流的作用力,会对其安全性与稳定性有一定的影响。文中基于Workbench,先用CFX软件对水平轴潮流能水轮机叶轮在正常流速和最大流速情况下所受流体作用力进行了稳态数值模拟;然后... 叶片作为潮流能水轮机叶轮的关键部件,在其工作过程中受到水流的作用力,会对其安全性与稳定性有一定的影响。文中基于Workbench,先用CFX软件对水平轴潮流能水轮机叶轮在正常流速和最大流速情况下所受流体作用力进行了稳态数值模拟;然后在Workbench内完成流体域和结构域两个物理场之间数据的传递,采用单向流固耦合的方法将流场载荷施加到叶片结构上并对其进行了强度分析,得到了叶片变形及应力的变化情况;最后对叶片进行了模态分析,得到叶片各阶模态振型、频率及最大变形量,并且对结果进行了分析。 展开更多
关键词 水平潮流水轮机 叶片 单向流固耦合 强度分析 模态分析
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