基于FLUENT的农业灌溉管路微型水轮机发电效率的分析与研究

为了实现管道中水能发电满足智能灌溉系统供电需求,需要提高超微型水轮机的发电量和发电效率。使用DesignModeler和Soildworks建立了三维结构模型,将水轮机转轮不同的叶片数量和叶片角度分组并导入流体力学仿真软件Fluent中分析。根据灌溉用水特点,设置在水压150kPa,水流速度1.33m/s的条件下进行仿真实验。在稳定旋转的条件下,分别对6、10、20、25、30叶片数和夹角60°、70°、75°、80°、90°的叶轮模型稳定后的转速进行仿真试验,发现在叶片夹角75°下,20和25片叶片时水轮机转速较快,分别为1185 r/min和1148 r/min。经过仿真试验,发现叶轮转速与其叶片长度的关系不明显。对有效输出功率和流场进行分析,发现当水轮机叶片为25片,夹角为75°时,为仿真实验中的最优组合。叶片数在6~20片时转速随着叶片数量增加而增加,20~30片则会骤降,叶片的角度在75°时转速最高,叶片长度对转速影响不大。研究结果表明通过调整其转轮数量和叶片角度对叶轮转速有明显提升,能有效提高输出功率,提高发电效率。