贯流式水轮机低频脉动及尾水管涡带特性研究 被引量：20

1

作者 郑源 蒋文青 +1 位作者 陈宇杰 孙奥冉 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期165-171,共7页

为了研究贯流式水轮机内部低频压力脉动特性,针对某电站贯流式水轮机进行了非定常数值计算,分析了不同工况下水轮机内部的压力脉动特性,揭示了贯流式水轮机低频压力脉动产生的机理,并提出了改善低频脉动的方案。研究表明,在额定工况和... 为了研究贯流式水轮机内部低频压力脉动特性,针对某电站贯流式水轮机进行了非定常数值计算,分析了不同工况下水轮机内部的压力脉动特性,揭示了贯流式水轮机低频压力脉动产生的机理,并提出了改善低频脉动的方案。研究表明,在额定工况和小流量工况下,水轮机内部的压力脉动主要受到叶片通过频率(5.26 Hz)以及低频脉动(0.20 Hz)的影响,低频脉动的幅值从水轮机进口到出口逐渐增加,且小流量工况的低频压力幅值较额定工况高;不同工况下,水轮机尾水管内均存在一个与转轮旋转方向一致的螺旋状偏心涡带,该涡带按一定周期演变,其对应频率为0.22 Hz,与低频压力脉动频率(0.20 Hz)较为接近,因此可以说明该水轮机内部的低频压力脉动是尾水管涡带引起的;为了减小水轮机低频压力脉动系数幅值,提出了一种在尾水管内增设导流板的方案,该方案能有效降低由尾水管涡带引起的低频压力脉动系数幅值,导流板通过降低尾水管内的涡带能量,达到消涡目的。研究结果可为贯流式水轮机组的稳定运行提供依据。 展开更多

关键词 贯流式水轮机 尾水管 低频压力脉动 涡带特性 数值计算

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风电场湍流积分长度演变实验研究 被引量：7

2

作者 刘惠文 郑源 +3 位作者 张玉全 杨春霞 付士凤 张步恩 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期331-337,共7页

实验研究5×3对齐式排布的风电场湍流积分长度(Λ)的演变规律,主流向和展向机组间距分别为10倍和2.5倍风力机直径(dT)。采用一维热线测速仪获得风电场不同位置的高分辨率流场数据。分析结果表明,Λ在水平面上呈近似对称分布,而在竖... 实验研究5×3对齐式排布的风电场湍流积分长度(Λ)的演变规律,主流向和展向机组间距分别为10倍和2.5倍风力机直径(dT)。采用一维热线测速仪获得风电场不同位置的高分辨率流场数据。分析结果表明,Λ在水平面上呈近似对称分布,而在竖直方向上由于受边界层影响呈非对称分布。受旋转风力机的影响,Λ在风力机后方发生剧烈的衰减,而随着外部流场大尺度湍流微团的不断渗入,Λ随下游距离的增加逐步恢复。特别地,从第3排风力机尾流开始,风电场流场基本呈现稳定平衡状态,下游风力机前端位置的Λ约为整个风电场来流湍流积分长度的60%。在风电场上方约0.5 dT以上高度的流场结构受风电场影响较小。 展开更多

关键词 风电 风力机 尾流 湍流 积分长度尺度 风洞

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引入动态调节学习率的SAE轴承故障诊断研究 被引量：10

3

作者 唐魏 郑源 +1 位作者 潘虹 徐晶珺 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第20期264-269,共6页

为提高轴承故障分类收敛速度和分类精度,提出一种动态调节学习率的堆叠自编码网络(SAE)。初始时刻给予一个较大的学习率,迭代过程中利用当前重构误差动态调节学习率的大小,根据重构误差梯度的正负值给出两种不同的学习率减小策略,使学... 为提高轴承故障分类收敛速度和分类精度,提出一种动态调节学习率的堆叠自编码网络(SAE)。初始时刻给予一个较大的学习率,迭代过程中利用当前重构误差动态调节学习率的大小,根据重构误差梯度的正负值给出两种不同的学习率减小策略,使学习率大小更符合网络当前的运行状态,最后通过不同的有标签数据量进行反向微调,验证故障分类识别的准确率。实验结果表明:相比固定学习率,该动态调节学习率SAE网络预训练收敛时间减少17.70%,重构误差下降22.92%,故障分类准确率得到提高,且能在保持分类准确率的前提下,减少有标签样本量。 展开更多

关键词 自编码 深度学习 故障诊断 滚动轴承 动态学习率

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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

4

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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应用于波浪发电的贯流式水轮机数值模拟研究 被引量：1

5

作者 高成昊 郑源 李东阔 《中国农村水利水电》 北大核心 2017年第10期125-130,共6页

越浪式波浪发电装置日益成熟,具有适应性好、转换率高和可靠性高等优点,水轮机是该装置的核心。结合山东某地的波浪发电系统,研发出一种设计水头为15 m的竖井贯流式水轮机。基于N-S方程,采用SIMPLEC算法对该水轮机进行数值模拟,分析了... 越浪式波浪发电装置日益成熟,具有适应性好、转换率高和可靠性高等优点,水轮机是该装置的核心。结合山东某地的波浪发电系统,研发出一种设计水头为15 m的竖井贯流式水轮机。基于N-S方程,采用SIMPLEC算法对该水轮机进行数值模拟,分析了转轮叶片翼型、叶片安放角及导叶开度对其性能的影响。通过对多个方案水力性能进行比较,选出性能最佳的贯流式水轮机。结果表明,在满足某地波浪发电系统的设计要求下,水力损失较小,效率高达85.36%,且所设计的水轮机具有良好的水力特性,能满足波浪发电波动大的特点。通过数值模拟设计出适合波浪发电系统的水轮机,为以后波浪发电系统的研究提供技术支持。 展开更多

关键词 波浪发电 竖井贯流式水轮机 数值模拟 优化

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单桩结构的潮流能水轮机尾流流场分析 被引量：9

6

作者 郑源 李东阔 +1 位作者 张玉全 杨春霞 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期3031-3038,共8页

为降低潮流能水轮机尾流效应对机组间距的影响,合理布置水轮机位置,通过数值模拟和水槽实验的方法对具有单桩支撑结构的潮流能水轮机尾流流场进行研究,在此基础上分析具有单桩支撑结构和不同安装高程对潮流能水轮机尾流流场的影响。结... 为降低潮流能水轮机尾流效应对机组间距的影响,合理布置水轮机位置,通过数值模拟和水槽实验的方法对具有单桩支撑结构的潮流能水轮机尾流流场进行研究,在此基础上分析具有单桩支撑结构和不同安装高程对潮流能水轮机尾流流场的影响。结果显示:数值模拟与水槽试验总体上数值模拟与实验结果的趋势具有一致性;单桩结构对纵向近尾流场造成影响,会产生一个谷值突变;安装高程越高则导致沿转轮中心直线处的流速恢复越快。 展开更多

关键词 潮流能 实验 尾流 数值模拟 单桩支撑结构

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大中型泵站机组三维检修仿真培训系统开发 被引量：8

7

作者 郑源 李丽 孟志伟 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期587-592,612,共7页

为实现泵站机组检修过程的三维可视化、加强对安装检修人员的技术指导和培训,依托江苏泰州引江河高港泵站,运用3ds Max软件对泵站厂房和机组进行分块建模,再结合VS2010,osg,QT,Premiere等软件,利用三维动画技术、虚拟装配技术、三维交... 为实现泵站机组检修过程的三维可视化、加强对安装检修人员的技术指导和培训,依托江苏泰州引江河高港泵站,运用3ds Max软件对泵站厂房和机组进行分块建模,再结合VS2010,osg,QT,Premiere等软件,利用三维动画技术、虚拟装配技术、三维交互技术和虚拟现实技术,研发了大中型泵站机组检修过程的三维仿真培训系统,创建了机组检修模型库,实现了机组检修过程的多媒体演示功能、模拟训练功能和技能鉴定等功能,打造了大中型泵站机组拆装操作的全新仿真演练平台.该系统不仅提供了真实感强的三维演示动画,展现了灵活、准确的交互漫游环境,并且可以对学员的技能进行系统的鉴定,强化培训效果.该系统有效地解决了泵站检修人员培训的难题,为泵站的标准化检修提供了参考. 展开更多

关键词 泵站机组 三维仿真 检修培训 3ds MAX 三维交互

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基于卷积神经网络的水电机组轴心轨迹类型识别 被引量：10

8

作者 徐晶珺 郑源 +2 位作者 于洋 潘虹 唐魏 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期471-476,共6页

针对常规水力机组故障类型识别需要人工参与、识别效率低下的问题,借助轴心轨迹图片蕴含的丰富信息,在引入细粒度模型对故障严重程度进行区分的基础上,提出了一种基于卷积神经网络的水力机组轴心轨迹类型的智能识别方法.该方法先建立了... 针对常规水力机组故障类型识别需要人工参与、识别效率低下的问题,借助轴心轨迹图片蕴含的丰富信息,在引入细粒度模型对故障严重程度进行区分的基础上,提出了一种基于卷积神经网络的水力机组轴心轨迹类型的智能识别方法.该方法先建立了4种故障严重程度的评判标准和对应的2种水电机组轴心轨迹细粒度数据库;利用改进过卷积层与池化层参数的卷积神经网络模型对数据库进行了模拟计算,并和全连接网络进行了对比分析.结果证明该模型对轴心轨迹故障类型的识别率达到了98.75%,对严重程度的识别率达到了98.33%,该方法提出的关于细粒度分类的有量纲指标相比量纲一指标拥有更优的状态描述能力,也符合水力机组故障诊断的发展趋势,因此基于卷积神经网络技术的轴心轨迹识别算法对于机组故障诊断具有重要价值. 展开更多

关键词 水电机组 轴心轨迹 卷积神经网络 细粒度模型 图像识别 故障类型

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立式轴流泵装置飞逸过渡过程数值模拟 被引量：4

9

作者 戴景 戴启璠 +4 位作者 郑源 陈超 王宏图 周玥涛 许锋 《人民长江》 北大核心 2020年第1期225-229,236,共6页

为了研究立式轴流泵装置飞逸过渡过程的水动力特性,以引江济淮工程派河口泵站为研究对象,采用Fluent 16.0与UDF二次开发程序相结合的数值模拟方法,对立式轴流泵装置的飞逸过渡过程进行了全流场数值计算,获得了机组在飞逸过渡过程中的转... 为了研究立式轴流泵装置飞逸过渡过程的水动力特性,以引江济淮工程派河口泵站为研究对象,采用Fluent 16.0与UDF二次开发程序相结合的数值模拟方法,对立式轴流泵装置的飞逸过渡过程进行了全流场数值计算,获得了机组在飞逸过渡过程中的转速、流量、扭矩、轴向力等外特性参数的变化以及肘形流道内流线的演化特性。研究结果表明:平均扬程下,泵装置飞逸转速约为218.99 r/min,与模型试验换算至原型的值215.33 r/min之间的相对误差为1.69%;飞逸过渡过程中水泵叶轮最大轴向力为225.93 kN,轴向力方向与重力方向相反,小于水泵叶轮自重342.12 kN,整个飞逸过渡过程中水泵机组不会发生"抬机"事故,飞逸过渡过程中肘形流道内出现了高度螺旋状的涡带。研究成果可为今后立式轴流泵装置的设计提供参考与借鉴。 展开更多

关键词 飞逸转速 过渡过程 水力性能 数值模拟 立式轴流泵 派河口泵站 引江济淮

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大型轴流泵反向发电压力脉动及流固耦合 被引量：16

10

作者 周颖 郑源 +3 位作者 何中伟 孙奥冉 张付林 汪昊蓝 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期480-485,490,共7页

为研究南水北调东线某泵站机组反向发电的稳定性,对流道进行了全数值模拟,以研究反向发电工况的压力脉动及应力分布规律.在导叶进口、转轮进口和出口3个截面设置监测点.计算结果表明,轴流泵在反向发电工况下,转轮进口及出口处监测点的... 为研究南水北调东线某泵站机组反向发电的稳定性,对流道进行了全数值模拟,以研究反向发电工况的压力脉动及应力分布规律.在导叶进口、转轮进口和出口3个截面设置监测点.计算结果表明,轴流泵在反向发电工况下,转轮进口及出口处监测点的压力脉动时域图呈现周期性变化规律.压力脉动频率受转轮转频影响,集中在低频.转轮进口处中部及边缘处水流压力脉动明显,最大压力脉动发生在转轮出口处的中部水流,压力脉动幅值是转轮出口边缘处的近3倍,是转轮进口处中间及边缘的近2倍.叶轮出口处,压力脉动从轮毂到轮缘逐渐增大.研究结果表明,叶片总形变主要分布在叶片进水侧,其形变沿轮毂到轮缘方向逐渐增大;应力主要集中在叶片压力面与吸力面的根部,最大等效应力出现在叶片吸力面的叶轮根处.最大等效应力值在叶片材料安全范围内,对转轮运转机组寿命及破坏不构成影响. 展开更多

关键词 轴流泵 泵站 反向发电 压力脉动 数值模拟 流固耦合

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基于正交试验法的微型管道水轮机优化设计 被引量：6

11

作者 郭绘娟 汪昊蓝 +2 位作者 郑源 石俊峰 阚阚 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第9期928-935,共8页

针对感应水龙头使用的干电池带来的环境污染问题,设计研发出了一种微型管道水轮机,初步确定其各过流部件的形状和尺寸,对该水轮机进行多目标优化正交试验,确定了最优试验方案,并进行物理模型试验研究.该微型管道水轮机通过水流和水轮机... 针对感应水龙头使用的干电池带来的环境污染问题,设计研发出了一种微型管道水轮机,初步确定其各过流部件的形状和尺寸,对该水轮机进行多目标优化正交试验,确定了最优试验方案,并进行物理模型试验研究.该微型管道水轮机通过水流和水轮机之间相互作用,将其旋转机械能传递给发电机,产生供水龙头使用的电能.基于正交试验优化理论,在设计流量下,水轮机出力为6.30 W,与初步设计方案相比提高了32.35%,效率为85.13%,提高了2.58%,优化后水轮机出力和效率均达到设计需求.极差分析结果表明:水轮机出力随着叶片数的增加先增大后减小,随着固定导叶数的增加而增大,随着固定导叶开度的增大而减小,对称导叶叶型出力最大;其效率随着叶片数的增加而增大,随着固定导叶数的增加而增大,随着固定导叶开度的增大先增大后减小,负曲度导叶叶型效率最高.研究结果可为微型管道水轮机设计和优化提供一定的参考. 展开更多

关键词 微型管道水轮机 正交试验设计 优化 数值模拟 物理模型试验

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不同安放角度对污水搅拌器水力特性的影响 被引量：4

12

作者 张海晟 郑源 +2 位作者 张智 阚阚 莫旭颖 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期483-487,共5页

为深入对比污水处理池中搅拌器不同安放角度对其水力特性的影响,文中基于Fluent对搅拌器在不同安放角度下的水力特性进行数值模拟,得出适合搅拌器工作的较优工况.利用标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法对不同工况进行模拟,对比相应的流速... 为深入对比污水处理池中搅拌器不同安放角度对其水力特性的影响,文中基于Fluent对搅拌器在不同安放角度下的水力特性进行数值模拟,得出适合搅拌器工作的较优工况.利用标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法对不同工况进行模拟,对比相应的流速分布和搅拌器中心所在平面的速度分量.结果表明:当搅拌器安放角度为-15°时,处理池内平均流速较高,搅拌器消耗的功率较小.通过分析搅拌器安放位置中心横断面的速度分量发现,经过搅拌器的水体呈现螺旋状向流向方向发展;在直角坐标系中3个方向速度分量各不相同.在搅拌器安放角度为-15°时,水体流速在y,z轴分量较大且不与墙体冲突.因此,在实际应用中适当改变搅拌器的安放角度,可以有效改善水体循环流动,优化搅拌器的搅拌效果,研究结果可为潜水搅拌器的实际工程提供参考. 展开更多

关键词 污水处理搅拌器 安放角度 数值模拟 水力特性 速度分量

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导叶开度对混流式水轮机压力脉动特性及流动诱导噪声的影响 被引量：6

13

作者 汪昊蓝 郑源 +3 位作者 孙奥冉 张付林 高成昊 周颖 《南水北调与水利科技》 CSCD 北大核心 2018年第5期186-192,共7页

为研究导叶开度对混流式水轮机压力脉动特性及流动诱导噪声的影响,应用CFD和LMS Virtual Lab软件分别对混流式水轮机在三种导叶开度下进行非定常流场和声场数值计算。结果表明:混流式水轮机内压力脉动主要受到叶片通过频率(108.33Hz)以... 为研究导叶开度对混流式水轮机压力脉动特性及流动诱导噪声的影响,应用CFD和LMS Virtual Lab软件分别对混流式水轮机在三种导叶开度下进行非定常流场和声场数值计算。结果表明:混流式水轮机内压力脉动主要受到叶片通过频率(108.33Hz)以及低频脉动(4.15Hz)的影响;随着导叶开度的增大,叶频对转轮进口和蜗壳内压力脉动的影响逐渐增加;外场噪声的分布与混流式水轮机的几何轮廓相吻合;尾水管弯肘段有助于减弱混流式水轮机流动噪声声压;导叶开度越大,混流式水轮机辐射出的外场噪声声压值越大,偶极子特性越明显。研究结果可为混流式水轮机组的稳定运行及流动诱导噪声的控制提供参考。 展开更多

关键词 混流式水轮机 导叶开度 压力脉动 流动诱导噪声 数值计算

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热力学效应对水翼云空化非定常特性的影响 被引量：4

14

作者 唐庆宏 于安 +3 位作者 郑源 赵梦晌 许哲 唐魏 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期553-559,共7页

为了探究热力学效应对绕翼型云状空化非定常特性的影响,应用数值模拟的方法,分别从翼型周围温度场、空泡半径、当地空化数的角度分析了不同水温下热力学效应对空化发展的影响.依据模型试验使用的物理模型建模,采用考虑热力学效应的空化... 为了探究热力学效应对绕翼型云状空化非定常特性的影响,应用数值模拟的方法,分别从翼型周围温度场、空泡半径、当地空化数的角度分析了不同水温下热力学效应对空化发展的影响.依据模型试验使用的物理模型建模,采用考虑热力学效应的空化模型和基于密度修正的湍流模型(DCM)对攻角α0=8°的水翼进行非定常云状空泡的数值求解,计算得到的空泡形态与试验结果吻合度较高.空化发生时,蒸发吸热使空泡内部温度降低,水体饱和蒸汽压力下降,空化的发展被抑制,最终附着空泡区域变小、变薄.同时,随着水温的升高,空泡半径减小,空泡扩散加剧,空化区域更加模糊.由于流场温度变化会导致流体物理性质的改变,因此采用考虑温度变化的当地空化数σ(T)可以更直观地反映流场温度变化对空化发展阶段的影响. 展开更多

关键词 云空化 热力学效应 当地空化数 空泡半径 非定常特性

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双曲面搅拌器翼型及安装高程对搅拌性能的影响 被引量：3

15

作者 石俊峰 郑源 +1 位作者 张海晟 郭绘娟 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第12期1254-1260,共7页

采用NX软件建立实体模型,并用Fluent 18.0软件进行三维湍流分析,通过非结构化网格和动坐标系技术,选用标准k-ε湍流计算模型和SIMPLEC算法进行速度-压力耦合求解.在原有双曲面搅拌器翼型的基础上,对桨叶进行水平叠加,并计算了2种翼型下... 采用NX软件建立实体模型,并用Fluent 18.0软件进行三维湍流分析,通过非结构化网格和动坐标系技术,选用标准k-ε湍流计算模型和SIMPLEC算法进行速度-压力耦合求解.在原有双曲面搅拌器翼型的基础上,对桨叶进行水平叠加,并计算了2种翼型下双曲面搅拌器在9 m×9 m×5 m的氧化池内的搅拌流场,对比分析了优化前后双曲面搅拌器桨叶附近流场变化和不同安装高程下特定区域的湍动能变化.双曲面搅拌器的桨叶延伸线为螺旋线,计算结果表明,其桨叶的迎水面作为直接与来流撞击的面,其最优应为螺旋线的凹侧且与转盘呈锐角的斜面,背水面最优为与转盘垂直的垂面,且背水面后增加一斜面可对加速后的水体起到整流作用,使搅拌器径向搅拌范围更大.安装高程H=1.0 m时,池内平均流速达到0.710 m/s,较优化前提升0.140 m/s,搅拌池底部区域平均湍动能达到0.021 J/kg,较优化前高0.008 J/kg. 展开更多

关键词 污水处理 双曲面搅拌器 翼型 流速 湍动能

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波浪发电系统专用水轮机的优化设计

16

作者 李东阔 郑源 +1 位作者 张玉全 杨春霞 《可再生能源》 CAS 北大核心 2017年第10期1574-1580,共7页

文章结合青岛某地的波浪发电系统,研发了一种新型的超低比转速混流式水轮机。通过对水轮机全流道进行三维定常不可压缩湍流流场的数值模拟,分析了不同导叶、不同出水边叶片转轮及不同尾水管锥度对水轮机性能的影响,在满足某地波浪发电... 文章结合青岛某地的波浪发电系统,研发了一种新型的超低比转速混流式水轮机。通过对水轮机全流道进行三维定常不可压缩湍流流场的数值模拟,分析了不同导叶、不同出水边叶片转轮及不同尾水管锥度对水轮机性能的影响,在满足某地波浪发电系统设计的要求下,通过数值模拟的方式,设计出合适的波浪发电系统专用水轮机。模拟计算结果表明:在设计转速为180 r/min时,水轮机出力和效率均满足波浪发电系统的要求;在设计工况下,尾水管内涡与尾水管中心线接近同轴,确保了水轮机的运行稳定性;在全年波高的变化范围内,设计的波浪发电水轮机具有良好的水力特性和运行稳定性,适合波浪发电波动大的特点。 展开更多

关键词 波浪发电 数值模拟 混流式水轮机

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