自由液面下漂浮式潮流能水平轴水轮机纵荡运动水动力特性研究

1

作者 刘红藏 纪仁玮 +4 位作者 张建华 朱仁庆 盛其虎 吴绵奎 伊扬 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第19期7589-7599,I0035,共12页

为研究自由液面条件下潮流能水轮机纵荡运动的水动力特性问题,该文基于改进延迟分离涡模型(improved delayed detached eddy simulation,IDDES)与重叠网格相结合的方法,建立水轮机纵荡运动水动力分析模型,对水轮机不同工况(纵荡幅值、... 为研究自由液面条件下潮流能水轮机纵荡运动的水动力特性问题,该文基于改进延迟分离涡模型(improved delayed detached eddy simulation,IDDES)与重叠网格相结合的方法,建立水轮机纵荡运动水动力分析模型,对水轮机不同工况(纵荡幅值、纵荡周期)下的水动力特性进行研究。结果表明:1)较大的纵荡振幅会增加尾流速度的不稳定性,导致水轮机尾流失稳现象的发生;2)纵荡周期越大,水轮机承受较长的动态载荷,长期服役会进一步引起疲劳断裂;3)载荷瞬时值的非定常特性主要由粘性阻尼项占主导,其值约为C_(p)^(0)值和值的1.5倍和C_(t)^(0)0.8倍。研究结果对揭示海上漂浮式潮流能机组纵荡运动下尾流产生与扩散机理具有一定参考意义。 展开更多

关键词 潮流能水平轴水轮机 自由液面 纵荡运动 改进延迟分离涡模型 水动力 尾流特性

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潮流能水轮机阵列水动力与布局优化研究进展 被引量：2

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作者 张继生 俞诗琪 +2 位作者 张灿 李浩然 王芳宇 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期79-87,共9页

概述了潮流能水轮机阵列的水动力特性,总结了不同横向、纵向间距下水轮机尾流变化的一般规律,梳理了水轮机阵列布局的优化方法,从人工传统优化阵列布局与计算机自动优化阵列布局两方面回顾了水轮机阵列单目标优化与多目标优化的研究进... 概述了潮流能水轮机阵列的水动力特性,总结了不同横向、纵向间距下水轮机尾流变化的一般规律,梳理了水轮机阵列布局的优化方法,从人工传统优化阵列布局与计算机自动优化阵列布局两方面回顾了水轮机阵列单目标优化与多目标优化的研究进展。人工传统布局结构简单且易于操作,有比较强的工程实践性,但物理试验可限制的约束条件有限,难以模拟阵列在真实海况下的发电情况;自动优化布局相比于人工传统布局更具有现实意义,但依然面临经济模块因素缺乏、多目标内容待完善、理论与实践未统一、前期准备时间较长等诸多挑战。 展开更多

关键词 潮流能水轮机 尾流规律 阵列优化 单目标优化 多目标优化

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潮流水轮机导流罩的水动力设计 被引量：27

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作者 张亮 孙科 罗庆杰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期734-737,共4页

为了提高潮流水轮机的效率,参照风力机扩散器原理设计了一种适用于竖轴直叶片水轮机的导流罩.主要考虑潮流工作流场对称性的特点,提出了二大类型6种导流罩设计模型方案;应用F luent软件进行水动力性能计算,确定流速大,阻力小的S3为最优... 为了提高潮流水轮机的效率,参照风力机扩散器原理设计了一种适用于竖轴直叶片水轮机的导流罩.主要考虑潮流工作流场对称性的特点,提出了二大类型6种导流罩设计模型方案;应用F luent软件进行水动力性能计算,确定流速大,阻力小的S3为最优型线;在导流罩出口位置增加对称的扩张门,可以进一步提高导流罩内流场的流速和稳定性;模型实验验证了S3型导流罩设计模型的有效性,加导流罩后轮机功率系数曲线整体上升,峰值可提高39%.该设计研究为导流增强型潮流水轮机的研究和实践提供了理论基础. 展开更多

关键词 导流罩 潮流能 扩散器 直叶轮机

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水深变化影响下潮流能水轮机尾流场特性实验研究 被引量：17

4

作者 张玉全 张智 +4 位作者 张继生 郑源 林祥峰 臧伟 赵梦晌 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第21期6973-6981,共9页

以水平轴潮流能水轮机模型为研究对象,利用精确的声学多普勒测速仪,在循环水池中研究不同水深工况下水轮机尾流场特性。实验结果表明,和平均速度、湍流强度等特性一样,尾流旋转与湍动能在尾流场中也出现近尾流区域衰减迅速,并随下游距... 以水平轴潮流能水轮机模型为研究对象,利用精确的声学多普勒测速仪,在循环水池中研究不同水深工况下水轮机尾流场特性。实验结果表明,和平均速度、湍流强度等特性一样,尾流旋转与湍动能在尾流场中也出现近尾流区域衰减迅速,并随下游距离增加恢复速度逐渐减缓。速度亏损与湍流强度在水平面上呈现对称分布。固定桩的阻塞作用会破坏近尾流的旋转效应,其下游的脱落涡会与水轮机尾流产生相互作用,增加尾流湍流强度的同时,使下游尾流产生向上的偏移,垂直面上的流场特性均非对称分布。水深的变化会改变水轮机扫略区域外流体流速,影响近尾流区域内速度亏损形状和远尾流恢复速度。 展开更多

关键词 潮流能水轮机 尾流特性 湍流强度 尾流旋转效应 阻塞效应

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并排水平轴潮流能水轮机组水动力特性研究 被引量：4

5

作者 张继生 曹运修 +2 位作者 吴修广 宋凡 戴鹏 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期256-262,共7页

基于FLOW-3D软件平台建立三维水动力计算模型,研究水轮机横向间距、相对安装高度和来流速度对二台并排布置的水平轴潮流能水轮机组的水动力特性的影响。结果表明:随着横向间距的增大,水轮机组受到的与来流方向相同的最大水流作用力有一... 基于FLOW-3D软件平台建立三维水动力计算模型,研究水轮机横向间距、相对安装高度和来流速度对二台并排布置的水平轴潮流能水轮机组的水动力特性的影响。结果表明:随着横向间距的增大,水轮机组受到的与来流方向相同的最大水流作用力有一定减小,最大降幅达6.62%,尾流场中水流加速区域的最大流速也略有减小,最大降幅约1.21%;水轮机组相对安装高度和来流速度的改变,对其飞逸转速、最大水流作用力以及尾流场有显著影响。 展开更多

关键词 潮流能 水轮机 横向间距 相对安装高度 来流速度 水动力特性 数值模拟

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波流共同作用下水平轴潮流能水轮机水动力特性 被引量：9

6

作者 张继生 张婧 +2 位作者 王日升 顾介康 林祥峰 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期175-182,共8页

通过开展物理模型试验,探究波流共同作用下水平轴潮流能水轮机尾流场的流速变化和紊动特性。结果表明:相比于纯流工况,波浪的存在有利于支撑结构后方水流的速度恢复,但会使水轮机叶片旋转水域后方近尾流的速度损失更大,远尾流的速度恢... 通过开展物理模型试验,探究波流共同作用下水平轴潮流能水轮机尾流场的流速变化和紊动特性。结果表明:相比于纯流工况,波浪的存在有利于支撑结构后方水流的速度恢复,但会使水轮机叶片旋转水域后方近尾流的速度损失更大,远尾流的速度恢复更慢;水轮机下游流速会随波高和周期的增加而增大;波流共同作用工况下的湍流强度整体高于纯流工况;湍流强度随波浪周期的增大而减小,随波高的增大而变大。 展开更多

关键词 潮流能水轮机 波流共同作用 水动力特性 物理模型试验

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垂直轴潮流能水轮机叶片偏角优化 被引量：12

7

作者 张亮 罗庆杰 韩荣贵 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S1期281-285,共5页

为提高垂直轴潮流能水轮机的能量利用率,建立了叶片偏角变化规律的数学优化模型.该模型是将一个运动周期内的叶片偏角相对位置角的函数关系表示成Hicks-Henne函数族的线性和,并将此函数关系带入叶轮的水动力计算中.然后以函数族的系数... 为提高垂直轴潮流能水轮机的能量利用率,建立了叶片偏角变化规律的数学优化模型.该模型是将一个运动周期内的叶片偏角相对位置角的函数关系表示成Hicks-Henne函数族的线性和,并将此函数关系带入叶轮的水动力计算中.然后以函数族的系数为设计参数,以水轮机能量利用率为目标函数,采用旋转方向法进行优化计算,以此得到最合理的叶片偏角变化规律.计算叶轮的流体动力性能时采用双盘面多流管法.最后,采用本文方法对摆线式水轮机进行了优化.算例结果显示,采用优化偏角的水轮机与原摆线式水轮机相比,能量利用率有较大提高,并且启动性能更好. 展开更多

关键词 垂直轴水轮机 叶片偏角优化 流管法 潮流能

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舟山潮流能示范工程水轮机组选址与阵列优化 被引量：6

8

作者 张继生 王雅 +2 位作者 唐子豪 范文彰 张田田 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期240-245,共6页

通过OpenTidalFarm开源代码建立浙江舟山潮流能示范工程海域的水动力数值模型,结合实测数据对其进行验证。模型中通过增加局部底摩擦的方法概化了潮流能水轮机对水动力环境的影响,利用迭代算法快速优化水轮机阵列。结果表明,阵列优化后... 通过OpenTidalFarm开源代码建立浙江舟山潮流能示范工程海域的水动力数值模型,结合实测数据对其进行验证。模型中通过增加局部底摩擦的方法概化了潮流能水轮机对水动力环境的影响,利用迭代算法快速优化水轮机阵列。结果表明,阵列优化后的舟山潮流能示范工程水轮机组提取的潮流能比其初始布局时提高了15.2%,说明水轮机布局对潮流能提取量有很大的影响。 展开更多

关键词 潮流能 水轮机 舟山海域 葫芦岛 阵列优化 OpentidalFarm

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柔性叶片水轮机力学性能测算方法研究 被引量：5

9

作者 李冬 王树杰 +1 位作者 赵龙武 鹿兰帅 《水电能源科学》 2008年第2期149-152,共4页

针对一种新型潮流能发电获能装置——柔性叶片水轮机,采用风浪流水槽模型试验和Fluent数值模拟两种方法测算水力学性能参数,分析了两者测算结果的差异,并通过数值模拟法测算了柔性叶片水轮机力学特性,方法简便,对柔性叶片水轮机的开发... 针对一种新型潮流能发电获能装置——柔性叶片水轮机,采用风浪流水槽模型试验和Fluent数值模拟两种方法测算水力学性能参数,分析了两者测算结果的差异,并通过数值模拟法测算了柔性叶片水轮机力学特性,方法简便,对柔性叶片水轮机的开发利用具有指导意义。 展开更多

关键词 潮流能 柔性叶片水轮机 水力学性能 模型试验 数值模拟

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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

10

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 潮流能 竖轴变攻角水轮机 遗传算法 流管模型

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潮流能装置变桨机构性能对功率限定控制影响分析 被引量：1

11

作者 王兵振 张原飞 +1 位作者 郭毅 蔡毅 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期27-34,共8页

针对150kW水平轴潮流发电装置的功率限定控制问题,研制比例-积分变桨控制系统,基于叶素-动量理论和发电机拖动试验,建立发电装置变桨控制特性仿真模型;针对2种不同的最大流速条件,从变桨机构桨距角最小调整步长、桨距角定位误差2个方面... 针对150kW水平轴潮流发电装置的功率限定控制问题,研制比例-积分变桨控制系统,基于叶素-动量理论和发电机拖动试验,建立发电装置变桨控制特性仿真模型;针对2种不同的最大流速条件,从变桨机构桨距角最小调整步长、桨距角定位误差2个方面,对于流速超过额定值范围内机组输出功率的振荡变化情况进行分析和研究。研究结果表明:变桨机构的最小桨距角调整步长和桨距角定位误差对于机组的功率限定控制有较大的影响,减小最小调整步长和桨距角位置误差,能有效改善控制效果;对于研制的150 kW水平轴潮流发电装置来说,变桨机构的最小调整步长应小于0.6°,桨距角定位精度应不大于±0.1°。 展开更多

关键词 潮流能 潮流能水轮机 变桨控制 功率限定 仿真

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双层垂直轴水轮机性能计算的当量密实度法 被引量：1

12

作者 张之阳 孙科 +2 位作者 张亮 马庆位 李炳强 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1197-1202,共6页

为解决流管模型在双层垂直轴水轮机性能计算中的数值发散问题,提出了一种流管模型的修正方法——当量密实度法。当量密实度法将双层垂直轴叶轮的计算与单层垂直轴叶轮的计算进行类比,将双层叶轮变换成为单层叶轮,减少了流管模型的计算... 为解决流管模型在双层垂直轴水轮机性能计算中的数值发散问题,提出了一种流管模型的修正方法——当量密实度法。当量密实度法将双层垂直轴叶轮的计算与单层垂直轴叶轮的计算进行类比,将双层叶轮变换成为单层叶轮,减少了流管模型的计算盘面数,从而避免了数值发散问题。先利用某型单层垂直轴水轮机的实验数据和CFD(computational fluid dynamics)计算数据,对流管模型数值程序的有效性进行了验证,同时分析了流管模型在计算双层叶轮性能中存在的困难。给出了当量密实度法的理论,并利用CFD计算结果对新方法的数值程序进行了验证,对结果进行了分析。分析结果表明,当量密实度法的计算结果与CFD计算结果基本吻合,当量密实度法可以应用于双层垂直轴水轮机的性能估算。 展开更多

关键词 潮流能 当量密实度法 垂直轴水轮机 流管模型 CFD 水动力性能 双层垂直轴水轮机

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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

13

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 潮流能 竖轴变攻角水轮机 能量利用率 水动力性能

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真实地形对实尺寸潮流能水轮机影响研究 被引量：2

14

作者 刘小栋 王懿铭 +3 位作者 冯博 钱鹏 司玉林 张大海 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期2732-2740,共9页

在真实的流场下,海底地形会对潮流能水轮机的性能带来不可忽略的影响。以目前安装于舟山国家潮流能示范场的450kW水平轴水轮机为研究目标,以现场真实地形为基础,通过实测流场和水槽实验验证了计算流体动力学方法建立的水轮机模型。在此... 在真实的流场下,海底地形会对潮流能水轮机的性能带来不可忽略的影响。以目前安装于舟山国家潮流能示范场的450kW水平轴水轮机为研究目标,以现场真实地形为基础,通过实测流场和水槽实验验证了计算流体动力学方法建立的水轮机模型。在此基础上,对位于水底斜坡上的装置性能及尾流发展进行了考察。研究结果显示,在潮流上坡时,性能提升可达到20%;而在潮流下坡时,水轮机性能出现明显退化,效率衰减约10%,同时轴向负载增加超过5%。此外,水底地形将会显著影响水轮机的尾流发展,尾流会自发向水深更深的区域偏移;随着潮流流速的增加,尾流波及区域也会明显延长。 展开更多

关键词 潮流能水轮机 地形 水动力学性能 尾流 潮流能

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潮流发电水轮机基于动量定理的性能计算方法研究 被引量：13

15

作者 汪鲁兵 张亮 李凤来 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2005年第1期97-102,共6页

以潮流发电水轮机的设计为研究背景,分析和总结了基于动量定理方法的四种流管模型(单盘面-单流管模型、双盘面-单流管模型、单盘面-多流管模型和双盘面-多流管模型)在竖轴变攻角水轮机的水动力性能计算中的应用,特别是能量利用率预报方... 以潮流发电水轮机的设计为研究背景,分析和总结了基于动量定理方法的四种流管模型(单盘面-单流管模型、双盘面-单流管模型、单盘面-多流管模型和双盘面-多流管模型)在竖轴变攻角水轮机的水动力性能计算中的应用,特别是能量利用率预报方面的应用。说明基于动量定理的模型在求竖轴变攻角潮流发电水轮机的水动力性能方面,能够预报一些定性特性和总体趋势,为水轮机的设计和计算提供一种初步方法。 展开更多

关键词 潮流能 竖轴变攻角水轮机 水动力性能 能量利用率 动量定理

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后掠式水平轴潮流能水轮机的载荷与获能特性研究 被引量：1

16

作者 刘聪 闫宇婷 +3 位作者 徐明奇 陈健梅 董永军 张雪明 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期384-391,共8页

针对双向潮流能有效利用问题,设计一种基于对称翼型的新型后掠式水平轴潮流能水轮机,并研究其水动力性能。根据对称翼型升阻力特性与叶片展向攻角变化,采用变截面设计优化后掠式对称翼型叶片,并基于Buhl修正模型分析不同后掠偏移叶片所... 针对双向潮流能有效利用问题,设计一种基于对称翼型的新型后掠式水平轴潮流能水轮机,并研究其水动力性能。根据对称翼型升阻力特性与叶片展向攻角变化,采用变截面设计优化后掠式对称翼型叶片,并基于Buhl修正模型分析不同后掠偏移叶片所受推力与获能特性。通过3D建模与水槽实验,研究不同后掠偏移叶片的载荷与获能情况。模型实验研究表明,同一尖速比下,后掠偏移量为10%和15%的水轮机相对于偏移量为5%的水轮机所受推力最大分别降低4%和13.3%,获能效率最多分别减小3.8%和11.1%,其中推力比获能效率减幅更大。实验结果与理论分析变化趋势吻合,但减幅比理论值偏高。此外,该水轮机3种后掠偏移量下对应获能效率随桨距角的增大分别降低18%、14%和6%,获能效率下降显著,与300 kW样机实海况运行情况变化趋势相同。 展开更多

关键词 潮流能 水轮机 对称翼型 后掠式叶片 水动力载荷 获能效率

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往复流作用下潮流能水轮机单桩基础冲刷试验 被引量：7

17

作者 陈汨梨 林祥峰 +1 位作者 张明宗 张继生 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期17-22,共6页

为研究往复流作用下潮流能水轮机单桩基础局部冲刷演变机制,在水槽中开展物理模型试验,探讨了水流强度对潮流能水轮机单桩基础冲刷过程的影响规律,并与仅单桩工况进行了对比。试验结果表明:往复流作用下,潮流能水轮机单桩基础冲刷过程... 为研究往复流作用下潮流能水轮机单桩基础局部冲刷演变机制,在水槽中开展物理模型试验,探讨了水流强度对潮流能水轮机单桩基础冲刷过程的影响规律,并与仅单桩工况进行了对比。试验结果表明:往复流作用下,潮流能水轮机单桩基础冲刷过程具有显著的周期性震荡、逐步提高的特点;叶轮的存在加快了基础冲刷过程,增加了最大冲刷深度;最大冲刷深度随着水流强度的提高呈线性提高,震荡幅度也随着水流强度的增加而增大;相比于单向流,双向流减弱了潮流能水轮机单桩基础冲刷深度,但随着水流强度的提高,单向流和双向流作用差异性逐渐降低。 展开更多

关键词 潮流能水轮机 单桩基础 往复流 局部冲刷

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横向布置单桩潮流能水轮机的数值模拟研究 被引量：5

18

作者 李东阔 郑源 +3 位作者 张飞 秦俊 邓磊 周攀 《可再生能源》 CAS 北大核心 2020年第6期784-790,共7页

文章以单桩潮流能水轮机为研究对象,通过数值计算的方法对横向布置下两台单桩潮流能水轮机的尾流场及机组性能进行研究。通过对比不同横向间距下单桩潮流能水轮机的尾流场,获得了横向间距对潮流能水轮机尾流场的影响规律。数值计算结果... 文章以单桩潮流能水轮机为研究对象,通过数值计算的方法对横向布置下两台单桩潮流能水轮机的尾流场及机组性能进行研究。通过对比不同横向间距下单桩潮流能水轮机的尾流场,获得了横向间距对潮流能水轮机尾流场的影响规律。数值计算结果表明:单桩结构会改变水轮机的纵向尾流场,但对横向尾流场的影响较小;随着横向间距的改变,机组的功率系数和推力系数的变化幅值不超过0.01;横向间距对机组的横向尾流场也造成了影响,导致各个机组的尾流中心偏向两个机组的中间位置,且随着横向间距的增大,机组u/U0低于0.9的范围随之增大,幅值可达0.26D。 展开更多

关键词 单桩潮流能水轮机 数值模拟 横向布置 尾流效应

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基于MobileNet的海流透平机叶片附着物图像诊断 被引量：2

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作者 刘然 杨鼎鼎 王天真 《控制工程》 CSCD 北大核心 2022年第10期1810-1815,共6页

基于电信号的故障诊断方法适用于海流透平机叶片不平衡故障,却不适用于平衡故障。为解决基于电信号的方法无法对平衡故障进行诊断这一问题,利用轻量级神经网络对不同故障类型的图像进行分类,从而实现海流透平机叶片故障诊断,并且该方法... 基于电信号的故障诊断方法适用于海流透平机叶片不平衡故障,却不适用于平衡故障。为解决基于电信号的方法无法对平衡故障进行诊断这一问题,利用轻量级神经网络对不同故障类型的图像进行分类,从而实现海流透平机叶片故障诊断,并且该方法可以减小参数量,降低计算设备的硬件要求。首先,使用绳子模拟附着物,缠绕于海流透平机叶片以模拟海底生物附着过程;然后,采集不同附着程度的图像;其次,对图像数据进行筛选、分类,组建数据集;最后,利用MobileNet对不同附着程度的海流透平机叶片进行诊断。实验结果表明该方法具有良好的效果。 展开更多

关键词 海流透平机 可再生能源发电 故障诊断 图像识别 轻量级神经网络

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潮流能水轮机单桩基础的海床动力响应

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作者 张继生 赵康 陈浩 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2023年第10期88-95,102,共9页

随着潮流能资源的开发利用日益增加,波浪和潮流联合作用下海床动力响应对潮流能水轮机基础的稳定性变得愈发重要。为更深入认识潮流能水轮机周围海床动力特性,建立了波浪-潮流-海床-水轮机间的相互作用数值模型。模型中考虑水轮机叶片... 随着潮流能资源的开发利用日益增加,波浪和潮流联合作用下海床动力响应对潮流能水轮机基础的稳定性变得愈发重要。为更深入认识潮流能水轮机周围海床动力特性,建立了波浪-潮流-海床-水轮机间的相互作用数值模型。模型中考虑水轮机叶片的旋转作用,通过海床表面的数据交换实现波流子模型和海床子模型的单向耦合,采用雷诺平均的纳维-斯托克斯(RANS)方程来控制水动力非线性运动,同时采用Biot理论方程描述多孔介质中固体和孔隙流体的相互作用。基于该模型研究了波流作用下潮流能水轮机单桩基础周围土体响应特性,分析了波流作用下土体液化风险。模拟结果表明,水轮机叶片的旋转使桩前波压力增大了75%,桩后波高增大了25%,波浪引起的孔隙水压力增大了24%,yz剪切应力增大了230%,桩后土体液化深度增大了50%。 展开更多

关键词 单桩基础 波流作用 潮流能水轮机 OPENFOAM 海床动力响应

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