Investigating the effect of blade topology on the performance of small-scale cryogenic turbines manufactured using various 3D printing materials

研究叶片拓扑结构对使用各种 3D 打印材料制造的小型低温涡轮机性能的影响

基本信息

  • 批准号:
    2285016
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2019 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The push for higher penetration of renewable power solutions creates novel problems for the electricity grid. Renewable power plants (such as solar and wind farms) are subject to large fluctuations in generation patterns, making it difficult to predict power availability. Cryogenic energy storage has the potential to solve the challenge of storing surplus power generated during off peak times, without the geographical limitations of other methods such as pumped hydro storage and compressed air energy storage.To take advantage of cryogenic energy storage, efficient and well-established methods of recovering energy from the store are required. Research into this is crucial. Small scale cryogenic turbines have been proposed as a solution for use in buildings or rural and remote off grid communities, and are being developed and 3D printed at the University of Birmingham. In order to optimise and develop a more efficient turbine design that will be able to harness more power from the stored energy; the topology of the turbine itself must be investigated, namely the turbine blades as their topology will drastically effect the nature of the flow of the cryogen as it passes through the turbine. This can be done through the use of CFD analysis and experimental validation, optimising the topology of turbine blades using various optimisation methods, and using 3D printing to manufacture complex optimised topology.
推动可再生能源解决方案的更高渗透率为电网带来了新的问题。可再生能源发电厂(如太阳能和风力发电场)的发电模式波动很大,因此很难预测电力供应。低温储能具有解决非高峰期剩余电力储存难题的潜力,而不受其他方法(如抽水蓄能和压缩空气储能)的地理限制。为了利用低温储能,需要从储能中回收能量的有效且完善的方法。对此进行研究至关重要。小型低温涡轮机已被提出作为建筑物或农村和偏远离网社区的解决方案,并正在伯明翰大学开发和3D打印。为了优化和开发更有效的涡轮机设计,该设计将能够利用来自存储能量的更多功率;必须研究涡轮机本身的拓扑结构,即涡轮机叶片,因为它们的拓扑结构将显著影响冷冻剂在其穿过涡轮机时的流动性质。这可以通过使用CFD分析和实验验证来完成,使用各种优化方法优化涡轮机叶片的拓扑结构,并使用3D打印来制造复杂的优化拓扑结构。

项目成果

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