豎軸潮流發(fā)電水輪機(jī)動力學(xué)分析.pdf

1、豎軸潮流水輪機(jī)是近年來被廣泛研究的一種海洋潮流能轉(zhuǎn)換裝置。本文對一種2×300kW豎軸潮流發(fā)電水輪機(jī)進(jìn)行了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),對水輪機(jī)進(jìn)行了傳動系統(tǒng)動力學(xué)、水動力學(xué)和結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析,驗(yàn)證了潮流發(fā)電水輪機(jī)實(shí)現(xiàn)潮流能轉(zhuǎn)換的可行性。
　　根據(jù)豎軸潮流發(fā)電水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、流體動力學(xué)特性及水輪機(jī)發(fā)電技術(shù)特點(diǎn),對豎軸潮流發(fā)電水輪機(jī)進(jìn)行了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),建立了水輪機(jī)的三維實(shí)體模型。
　　對水輪機(jī)進(jìn)行了傳動系統(tǒng)動力學(xué)分析。根據(jù)水輪機(jī)傳動系統(tǒng)的動力學(xué)特性,

2、建立葉輪、增速齒輪箱和發(fā)電機(jī)等子系統(tǒng)的動力學(xué)方程,建立豎軸潮流發(fā)電水輪機(jī)傳動系統(tǒng)的剛性軸系與柔性軸系動力學(xué)模型。運(yùn)用MATLAB/SIMULINK軟件結(jié)合水輪機(jī)傳動系統(tǒng)動力學(xué)模型在理想流速下對水輪機(jī)進(jìn)行了動態(tài)特性分析。
　　對水輪機(jī)進(jìn)行了水動力學(xué)分析。根據(jù)水輪機(jī)運(yùn)動和受力分析,計(jì)算得到實(shí)測流速下豎軸潮流發(fā)電水輪機(jī)的外部載荷函數(shù),為豎軸潮流發(fā)電水輪機(jī)系統(tǒng)整機(jī)的結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析奠定基礎(chǔ)。并分析得到了實(shí)際測量流速下水輪機(jī)的輸出特性,進(jìn)一步

3、驗(yàn)證了水輪機(jī)機(jī)構(gòu)的可行性。
　　通過對水輪機(jī)關(guān)鍵部件進(jìn)行合理的假設(shè)和等效,建立了增速器和水輪機(jī)整機(jī)的模態(tài)有限元仿真模型,通過模態(tài)分析得到增速器的前10階和整機(jī)的前20階固有頻率和振型特征,結(jié)果表明水輪機(jī)的固有頻率遠(yuǎn)離潮流載荷、葉輪載荷和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子載荷頻率,本文設(shè)計(jì)的水輪機(jī)不存在共振現(xiàn)象。運(yùn)用模態(tài)疊加法,分析水輪機(jī)系統(tǒng)整機(jī)在潮流載荷、葉輪轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡載荷和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡載荷作用下的動態(tài)響應(yīng),驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性,并提出了水輪