竖直轴潮流能水轮机转轮设计与流场仿真开题报告

 2023-09-07 09:06:34

1. 研究目的与意义

课题的研究背景:

能源是人类社会发展的物质基础,国家能源安全已经和世界各国经济安全相挂钩。能源安全问题在我国尤其显著:以石油为例,随着中国经济的快速发展,对石油的需求量越来越高,由于我国石油储量有限,石油的对外依存度直线上升,2000年超过了25%,仅5年之后就突破了40%,2009年达到50%的能源安全警戒线,2011年继续上升达到56.5%[1]。由于中国的邻国众多,领土争议频发,海洋相对封闭,因此海洋能源的可持续发展受到阻碍,海洋能源问题俨然成为我国经济平稳增长和社会稳定发展的重中之重。另一方面,传统化石燃料储量有限,其日益枯竭[2]的现状以及燃烧造成的环境污染[3]也成为制约国家可持续发展的瓶颈之一。对此,发展可再生能源已成为世界各国的重要研究方向[4]。通过开发清洁的可再生能源,使能

结构多元化,大幅度减少能源安全和环境压力,进而有效解决我国能源问题。

我国拥约有三百万平方公里的海域和超过32000公里长的海岸线,这片海域中奔流不息的海水蕴含了巨大的能量。我国沿海海流蕴含的能量理论上可达1.4×107KW,其中浙江省的理论储量最丰富,为7.09×106KW,约占全国总储量的一半;另外舟山海域、辽宁附近的渤海海峡和福建的三都澳等均具备蕴藏量大、能量密度高、周边区域经济发达等特点,具备了比较好的优先开发条件[5]。此外,国家出台了“十二五”发展规划政策,将海洋能确定为国家的战略能源进行开发并给予多项优惠政策予以支持。

在各种各样的可再生能源中,潮流能具有可预测性,输出稳定,适合远离大陆岛屿利用等优点[6]。与获能原理相似的风能发电相比,由于海水的密度约为空气密度的1000倍,因此同等面积内潮流能所蕴含的能量要比风能多得多,即在相同条件下产生相同瓦数的电能,潮流发电机的叶片可远小于风力发电机的叶片。以上几点原因使得潮流能的开发利用成为当今我国可再生能源领域大力研究和快速发展的热点领域之一。

潮流能研究意义:

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2. 研究内容和问题

研究内容

1.熟悉NACA翼型设计的基本理论及其翼型优化方法(或者优化软件xfoil或者matlab)、结合三维造型软件(SolidWorks、UG、Profili等)完成结构及其转轮木模图输出。

2.旋转机械的网格划分,某一工况的仿真cfx或者fluent

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3. 设计方案和技术路线

研究方法:

1、通过文献调查,弄清所要研究的背景以及存在问题,现有文献中针对问题的解决方法,所采用的手段等,进行综合分析比较。拟定自己所要研究的内容,所要解决的问题,所采用的技术手段等。文献调研的网站:南通大学图书馆数据库,http://lib.ntu.edu.cn/

2、基本理论学习,包含NACA翼型选型及其优化的基本知识:优化算法等。

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4. 研究的条件和基础

基本知识:经过大学四年的学习,能够很好的掌握机械设计基本理论,机械原理基本理论,材料力学与理论力学,画法几何(工程制图)、高等数学的基本知识、计算机绘图的基本知识。

通过南通大学数据库中英文数据库,网址http://lib.ntu.edu.cn/,维普、知网、万方、web of science、engineering village,查找潮流能水轮机翼型设计的基本理论及设计思路与方法及研究动态。

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