垂直轴潮流能水轮机启动性能数值模拟及实验研究

批准号:
51979062
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
孙科
依托单位:
学科分类:
海岸工程与海洋工程
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙科
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中文摘要
年发电量是评价潮流能发电装置经济性能的一个重要指标,而启动性能是决定垂直轴潮流能水轮机年发电量的重要因素。本项目拟采用数值模拟和物理实验相结合的方法,研究垂直轴潮流能水轮机的启动性能,建立涵盖流体推动力矩、刚体惯性力矩、发电机磁抗力矩和机械阻尼力矩耦合的动力学平衡模型,模拟垂直轴水轮机瞬态启动的全过程;分析各参数对启动性能的影响规律及影响机理,揭示静态分析方法和动态分析方法在启动性能评价中的本质区别;提出影响启动性能关键因素的评价方法,给出水轮机启动性能的优化方案;通过物理模型实验验证数值模型的准确性和精度,验证关键因素的影响规律和准确性,验证启动性能的优化效果。.本项目融合了理论力学、流体力学、计算数学和机械电子工程等学科的知识来建立垂直轴潮流能水轮机启动性能的耦合动力学模型,研究成果对于提高垂直轴潮流能发电装置的年发电量,掌握关键设计技术,发展海洋能装备产业具有重要意义。
英文摘要
Annual power generation is an important indicator to evaluate the economic performance of a tidal power station, and start-up performance is an important factor to determine the annual power generation of a Vertical Axis Hydro Turbine (VAHT). In this project, numerical simulation and physical experiment are both proposed to be used to study the start-up performance of VAHT. A dynamic equilibrium model which involves in fluid drive torque, rigid body inertia moment, generator magnetic torque and mechanical dynamic damping torque is established to simulate the whole transient start-up process of VAHT to analyze the mechanism and rules effected by variable parameters and reveal the difference between static analysis method and dynamic analysis method in the evaluation of start-up performance. Further, the evaluation method of the key factors affecting the start performance and the optimization scheme of the start performance of VAHT are proposed. The physical model experiments are carried out to verify the accuracy and precision of the numerical model, the impact law and accuracy of key parameters and the optimization results of start-up performance..This project integrates knowledge of theoretical mechanics, fluid mechanics, computational mathematics, and mechanical and electronic engineering to establish a coupled dynamic model of the start-up performance of VAHT. The findings will contribute to improve annual power generation and master key design technologies of vertical axis tidal current turbine, and develop the industry of ocean renewable energy equipment.
期刊论文列表
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会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.renene.2021.01.055
发表时间:2021-05
期刊:Renewable Energy
影响因子:8.7
作者:K. Sun;Renwei Ji;Jian-hua Zhang;Yan Li;Bin Wang
通讯作者:K. Sun;Renwei Ji;Jian-hua Zhang;Yan Li;Bin Wang
DOI:10.1016/j.enconman.2021.114623
发表时间:2021-10
期刊:Energy Conversion and Management
影响因子:10.4
作者:K. Sun;Yang Yi;X. Zheng;L. Cui;Chuankai Zhao;Mingyao Liu;X. Rao
通讯作者:K. Sun;Yang Yi;X. Zheng;L. Cui;Chuankai Zhao;Mingyao Liu;X. Rao
DOI:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0179
发表时间:2023
期刊:太阳能学报
影响因子:--
作者:纪仁玮;孙科;朱仁庆;张幸雨;张阁;张玉全
通讯作者:张玉全
The Array Optimization of Vertical Axis Wind Turbine Based on a New Asymmetric Wake Model
基于新型非对称尾流模型的垂直轴风力发电机阵列优化
DOI:10.3390/jmse9080820
发表时间:2021
期刊:JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND ENGINEERING
影响因子:2.9
作者:Yuan Zheng;Sheng Qihu;Sun Ke;Zang Jun;Zhang Xuewei;Jing Fengmei;Ji Renwei
通讯作者:Ji Renwei
A Fast Two-Dimensional Numerical Method for the Wake Simulation of a Vertical Axis Wind Turbine
垂直轴风力发电机尾流仿真的快速二维数值方法
DOI:10.3390/en14010049
发表时间:2020-12
期刊:Energies
影响因子:3.2
作者:元正;姜劲;藏军;盛其虎;孙科;张学伟;纪仁玮
通讯作者:纪仁玮
潮流能水轮机水动力性能边界效应影响机理及修正模型研究
- 批准号:52171255
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:59万元
- 批准年份:2021
- 负责人:孙科
- 依托单位:
双层垂直轴潮流能水轮机水动力性能研究
- 批准号:51209060
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:孙科
- 依托单位:
国内基金
海外基金
