竖轴潮流水轮机水动力性能的实验与数值研究的开题报告

竖轴潮流水轮机水动力性能的实验与数值研究的开题报告一、选题背景和意义潮汐能是一种可再生的能源，由于其利用效果好、污染小、稳定性高等特点，备受关注。潮汐能利用方式较多，其中一种是采用竖轴潮流水轮机进行直接利用，由于其结构简单、上下游影响小等优点，在一些特定的潮汐资源较丰富的地区使用颇为广泛。因此，对竖轴潮流水轮机水动力性能进行实验与数值研究具有一定的理论和实践意义。通过实验研究可以了解水轮机的稳定性、启动性能、效率和功率输出等水动力性能参数，同时也可以对水轮机的设计和优化提供依据。二、研究内容本文拟进行竖轴潮流水轮机水动力性能的实验与数值研究。具体内容包括：1.竖轴潮流水轮机的设计和制造。选定水轮机的工作条件和参数，并进行设计、制造和安装。2.水力实验。通过试验台对水轮机进行各种水动力性能参数的测试，并记录试验数据。3.数值模拟。采用CFD软件对竖轴潮流水轮机的水动力性能进行数值模拟，得出相应的水力特性曲线。4.实验与模拟结果的比较和分析。对试验数据和数值模拟结果进行比较和分析，探讨竖轴潮流水轮机水动力性能的特点和优化方向。三、研究方法本文采用实验与数值模拟相结合的方法，通过试验与数值模拟的相互印证，得出竖轴潮流水轮机的水动力性能参数。具体方法包括：1.设计和制造竖轴潮流水轮机，并进行安装和调试。2.在试验台上对水轮机进行水力性能参数的测试，包括水头-功率特性曲线、水量-功率特性曲线、效率-流量特性曲线等。3.基于CFD软件对竖轴潮流水轮机的水动力性能进行数值模拟，得到相应的水力特性曲线。4.对试验数据和数值模拟结果进行比较和分析，深入探讨竖轴潮流水轮机的水动力性能特点和存在的问题，提出相应的优化方案。四、研究预期成果通过本文的研究，预计可以得到以下成果：1.竖轴潮流水轮机的设计与制造，具备一定的理论和实践参考价值。2.对竖轴潮流水轮机水力性能参数进行测试和分析，得到相应的水力特性曲线，为该水轮机的优化和改进提供依据。3.通过CFD数值模拟，深入探讨了竖轴潮流水轮机的水动力特性，为提高水轮机效率、减小损失提供了一定的参考。4.对实验与数值模拟的结果进行比较和分析，探讨竖轴潮流水轮机的水动力性能特点和存在的问题，并提出相应的优化方案。五、研究进度安排本文计划完成时间为一年，大致进度安排如下：第一季度1.调查竖轴潮流水轮机的研究现状和发展趋势，梳理文献资料。2.进行水轮机的设计和制造，并进行试验台的搭建和调试。第二季度1.开始进行水力实验，记录并整理试验数据。2.进行数值模拟程序的编写和模拟工作。第三季度1.完成水力实验和数值模拟的工作，得出相应的实验数据和数值模拟结果。2.进行实验数据和数值模拟结果的比较和分析。第四季度1.对试验数据和数值模拟结果进行深入分析和总结，提出相应的优化建议。2.完成论文的撰写和答辩准备工作。六、参考文献1.邵平.潮汐能开发与利用系统[M].北京:科学出版社,2017.2.刘红.立轴式和横轴式潮流涡轮机的水力性能分析[J].水电能源科学,2019,37(10):90-95.3.葛曼曼.海洋潮汐能的开发及其利用研究[D].上海:华东理工大学,2018.4.王斌.竖轴潮流水轮机的结构设计及性能试验