資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 畢業(yè)設(shè)計（論文）外文資料翻譯 系別： 機械工程系 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班級： 姓名： 學號： 外文出處 Ocean Engineering 附 件：1、外文原文；2、外文資料翻譯譯文。 指導(dǎo)教師評語： 簽字： 年 月 日 注：請將該封面與附件裝訂成冊。 海洋工程29（2002）1463－1477 通過油水界面性能數(shù)值模擬的威爾斯渦輪機設(shè)計參數(shù)分析 A.布里托-梅洛，L.M.C.加托，A.J.N.A.薩爾門托 機械工程系，西班牙優(yōu)秀設(shè)計員，里斯本技術(shù)大學av. Rovisco Pais，1049-001里斯本，葡萄牙 2001年5月22日收到，于2001年8月30日接受 3.結(jié)果與討論 試驗研究不同類型的轉(zhuǎn)子葉片，最近對這些葉片進行了管理來提高空氣動力學性能（Raghunathan，1995年，加托，1999年a，b）。在這些類型當中，我們考慮兩個渦輪葉片配置，這可能會提供一個更大范圍的流量，在這個流量范圍內(nèi)渦輪機可以完全以不錯的效率運行，與更多標準NACA0015無后掠葉片的渦輪機轉(zhuǎn)子相比：他們是向后掠NACA0015葉片（韋伯斯特和加托，1999年）。圖1所示，優(yōu)化HSIM-15-262123-1576的未波及葉片（加托和恩里克斯，1996年），如圖2所示。為了進行比較，我們采取NACA0015無后掠葉片（加托等人，1996年）。 圖3和圖4顯示了在IST鉆機上單向流動小規(guī)模測試的實驗結(jié)果（韋伯斯特和加托，1999年a，b）。結(jié)果列于圖3和圖4，高堅固性的威爾斯渦輪機的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子外半徑為R0.295米，常數(shù)翼弦C125毫米，渦輪實度0.64，上文提到的葉片配備，有或無導(dǎo)流葉片。數(shù)據(jù)顯示，在無量綱形式中，實驗結(jié)果為效率與壓力降相關(guān)，和轉(zhuǎn)矩,及函數(shù)流量系數(shù)相關(guān)（是空氣密度）。無導(dǎo)流葉片的渦輪機在圖3中的結(jié)果顯示，NACA001530無后掠轉(zhuǎn)子在時具有較低的為0.583，NACA001530°向后掠轉(zhuǎn)子在時具有較低的為0.583，但沒有表現(xiàn)出無后掠轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩急劇下降。此外，在失速條件下，轉(zhuǎn)子掃略的轉(zhuǎn)矩在一個更高流量時變?yōu)樨?，，而無后掠轉(zhuǎn)子在時效率變負。無后掠HSIM裝有葉片的轉(zhuǎn)子顯示出了與向后掠轉(zhuǎn)子類似的hmax，但通過轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生的逐步失速的流量，在很寬的流速范圍內(nèi)顯出更高效率失速的發(fā)生。 【】圖1，轉(zhuǎn)子葉片掠角 【】 圖2 NACA0015和HSIM15-262123-1576部分。 圖4表示配備相應(yīng)的情節(jié)相同的渦輪機轉(zhuǎn)子雙列的導(dǎo)流葉片。如圖4實驗結(jié)果，導(dǎo)流葉片的使用為上述任何幾何形狀增加了hmax，即從0.583到0.706，0.551到0.613和0.553到0.669。此外，我們發(fā)現(xiàn)，使用導(dǎo)流葉片縮小了流量范圍，在這個范圍內(nèi)渦輪機以正扭矩運轉(zhuǎn)。 【1469 圖（a）（b）（c）】 圖3. 無后掠和30°向后掠NACA0015和無后掠HSIM轉(zhuǎn)子葉片渦輪機，無導(dǎo)流葉片：效率的測量值（a）中，壓力降（b）和扭矩（c）針對流量系數(shù)。 【1470 圖（a）（b）（c）】 圖4. 無后掠和30°向后掠NACA0015和無后掠HSIM轉(zhuǎn)子葉片渦輪機，帶導(dǎo)流葉片：效率的測量值（a）中，壓力降（b）和扭矩（c）針對流量系數(shù)。 表1總結(jié)了六個渦輪機的性能數(shù)據(jù)，其中和分別為最小和最大的流量系數(shù)，效率名義上是。然而，和給出了這樣一個跡象，即當中壓力和流率比例近于直線的范圍時的操作范圍。在上面的性能對比中，穩(wěn)定的整體堅固性被假定為不同的渦輪機配置。表1中的結(jié)果顯示出，轉(zhuǎn)子葉片的幾何形狀對渦輪機的性能具有顯著的影響。特別是與在 較窄的流量范圍內(nèi)有更高的峰值效率的渦輪機相比，一些轉(zhuǎn)子的幾何形狀會給與相當寬的流量范圍，在這個范圍中，渦輪機可以高效運行。 圖5-7通過44個有代表性的波浪氣候的亞速爾群島網(wǎng)站的記錄給出了平均電力輸出，并考慮到各海況的發(fā)生頻率設(shè)定的數(shù)值。結(jié)果給出了渦輪機特性K為幾個值的額定功率。表2表示在哪些設(shè)計的不同類型的渦輪機轉(zhuǎn)子及旁通壓力釋放閥的流量系數(shù)值。 3.1 NACA0015無后掠轉(zhuǎn)子葉片和導(dǎo)流葉片 圖5給出了研究NACA0015無后掠葉片的轉(zhuǎn)子使用導(dǎo)流葉片的數(shù)值模擬的結(jié)果。圖5還展示出了有或者無龐統(tǒng)壓力溢流閥，導(dǎo)流葉片的使用都會使平均電功率輸出有顯著的增加。圖3和圖4中繪制的NACA0015有或者無導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)子的曲線圖，分別顯示出帶導(dǎo)流葉片的渦輪機具有最大效率.無導(dǎo)流葉片的渦輪機的轉(zhuǎn)矩曲線具有較寬的流量范圍，超過這個范圍渦輪機將以良好的效率運行。數(shù)值模擬的結(jié)果揭示了有用的導(dǎo)流葉片。此外，他們顯示的是在上述條件下，渦輪機的空氣動力學設(shè)計標準應(yīng)該是最大化的渦輪機的峰值效率，即使可能導(dǎo)致相對于流速曲線有一個較窄范圍的效率。此外，可以發(fā)現(xiàn)，使用導(dǎo)流葉片會導(dǎo)致渦輪機尺寸的一個小的增加，然而，這不應(yīng)該構(gòu)成重大的問題，因為渦輪機的成本只有整個工廠成本的一小部分。 【1471 表1】 【1472 圖（a）（b）（c）】 圖5（a）的結(jié)果還表明，不管導(dǎo)流葉片是否被承認電功率輸出作為渦輪機的額定功率的功能的趨勢是一樣的，。圖6顯示出電功率輸出的顯著增加。被看做渦輪機額定功率增大到600KW。最大電功率輸出已實現(xiàn)，在模擬中考慮渦輪機額定功率的范圍。 【1473 圖（a）（b）】 圖6，向后掠的30°NACA0015轉(zhuǎn)子葉片渦輪機和無導(dǎo)流葉片（a）和無旁通閥（b）：作為渦輪機的特性函數(shù)K，渦輪機的額定功率為幾個值。 圖5（b）給出了使用旁路泄壓閥的情況下的數(shù)值模擬結(jié)果。在這樣的條件下，當使用旁路泄流閥時，與相應(yīng)的情況下相比，總的轉(zhuǎn)換功率相當小。另外，轉(zhuǎn)換后的電功率隨渦輪功率增長至900kw，高于這個值時，轉(zhuǎn)換后的功率將減小，因為小流量渦輪機損失和機械損失。轉(zhuǎn)換的最大電力獲得的常數(shù)k的值，類似于使用旁路溢流閥獲得的。 【1474 圖（a）（b） 】 圖7中，HSIM轉(zhuǎn)子葉片渦和無導(dǎo)流葉片（a）以及無旁通閥（b）：作為渦的特性函數(shù)k，渦的額定功率為幾個值。 【 1474 表2】 3.2NACA0015橫掃轉(zhuǎn)子葉片，有或者無導(dǎo)流葉片 圖6給出了研究使用導(dǎo)流葉片對NACA0015 30°向后掠轉(zhuǎn)子葉片的影響的數(shù)值模擬的結(jié)果?？梢钥闯觯瑢?dǎo)流葉片的使用不利于沒有溢流閥的情況。這是由于與無導(dǎo)流葉片的渦輪機相比，裝有導(dǎo)流葉片的渦在停滯流動條件下的性能最差（見圖3和圖4）。 如圖5和圖6比較所示，①裝有橫掃葉片轉(zhuǎn)子的渦比無后掠葉片渦的性能差，②假定該導(dǎo)流葉片和壓力釋放閥都被使用。這個結(jié)果與圖4所示的相同的渦的性能曲線相符。 當考慮使用溢流閥且無導(dǎo)流葉片時，向后掠NACA0015葉片的轉(zhuǎn)子與無后掠NACA0015轉(zhuǎn)子相比，表明向后掠的轉(zhuǎn)子葉片比相應(yīng)的無后掠的轉(zhuǎn)子生產(chǎn)的能量少。在這些條件下，與向后掠葉片相比，無后掠轉(zhuǎn)子具有比失速之前效率更高的優(yōu)點。然而向后掠葉片的好處是，目前向后掠葉片沒有旁路壓力釋放閥且不使用導(dǎo)流葉片。 對于一個給定的渦的額定功率，電能的轉(zhuǎn)換作為渦特性k的一個功能，這兩種類型的渦是相似的，既當最高轉(zhuǎn)換達到195k119.4Pam3S時，無論是否使用旁路泄壓閥都一樣。 此外，可以看出，旁通閥的使用與向后掠葉片轉(zhuǎn)子的配合不會導(dǎo)致一個顯著增加的平均功率轉(zhuǎn)換，與所發(fā)現(xiàn)的相應(yīng)條件下無后掠葉片渦輪機相反。這是由于在較寬的流速范圍內(nèi)，向后掠葉片轉(zhuǎn)子的渦可以以良好的效益工作。 3.3 HSIM轉(zhuǎn)子葉片和無導(dǎo)流葉片 圖7的結(jié)果顯示，無后掠HSIM葉片轉(zhuǎn)子在使用旁通閥（圖7a）和不使用旁通閥時（圖7b），有或無導(dǎo)流葉片相比較，可以看出，當無導(dǎo)流葉片的渦的旁路泄壓閥運行時，所產(chǎn)生的電能稍高，可以看出，當無導(dǎo)流葉片的渦的旁路泄壓閥運行時，所產(chǎn)生的電能稍高。在渦帶導(dǎo)流葉片的條件下也可以發(fā)現(xiàn)使用旁路壓力泄壓閥可以使電功率轉(zhuǎn)換有較大幅度的提高。 當HSIM葉片轉(zhuǎn)子與NACA0015（圖5）比較時，在無導(dǎo)流葉片和帶有旁通閥這兩種情況下，我們觀察到NACA0015裝有葉片的轉(zhuǎn)子的渦可以獲得更好的性能。這意味著與HSIM葉片轉(zhuǎn)子的下部較寬的曲線相比應(yīng)優(yōu)選高峰窄的NACA0015葉片轉(zhuǎn)子的效率曲線。 圖4表明，當使用旁通閥時無后掠NACA0015葉片轉(zhuǎn)子比HSIM葉片轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩曲線更有利。與此相反目前如果沒有旁通閥是事實。雖然在流速范圍更寬時HSIM轉(zhuǎn)子葉片具有正的轉(zhuǎn)矩，有或者無導(dǎo)流葉片，其結(jié)果與NACA轉(zhuǎn)子葉片相比表明，如果使用壓力釋放閥，至少波氣候在亞速爾群島是不利的。 如果不考慮旁通閥，可以通過使用HSIM葉片得到稍微好一點的性能。我們注意到，HSIM葉片會導(dǎo)致更高的額定功率和尺寸更小的渦輪機，然而如果考慮到電動發(fā)電機和其電力電子的成本，這可能不會是一個優(yōu)勢。 4. 結(jié)論 通過波線理論來模擬電源轉(zhuǎn)換鏈的數(shù)學模型可以用來匹配多個威爾斯渦輪機油水界面波能量轉(zhuǎn)換器。主要關(guān)注的是威爾斯渦輪機的峰值效率與渦輪機可以高效運轉(zhuǎn)的流率范圍的寬度（固有有限），尤其是考慮在油水界面工廠中結(jié)合使用一個旁路壓力釋放閥。 旁路高壓溢流閥被發(fā)現(xiàn)為在類似的工作條件下研究的每個渦輪設(shè)計，以提供更高級別的電能生產(chǎn)。這一增長對無后掠NACA0015帶有導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)子尤為重要。這個渦輪機為所有研究的渦輪機配置提供最佳的電源轉(zhuǎn)換。 無后掠NACA0015無導(dǎo)流葉片，且無旁路減壓閥的轉(zhuǎn)子表現(xiàn)最差。數(shù)學模型預(yù)測這種情況下，最大的平均電能生產(chǎn)只有60%左右，這樣可以實現(xiàn)最好的安排，即無后掠NACA0015導(dǎo)流葉片與壓力釋放閥并行工作的轉(zhuǎn)子。 當不考慮溢流閥時，無后掠HSIM帶或不帶導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)子提供了最佳的功率轉(zhuǎn)換。 旁通壓力釋放閥的使用已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)用來減小渦輪機的尺寸和額定功率。 當旁通溢流閥被應(yīng)用于油水界面的控制時，渦輪機的設(shè)計應(yīng)著眼于渦輪機的峰值效率最大化，即使這會導(dǎo)致一個較窄的效率曲線。相反，當沒有考慮旁通閥時，計算結(jié)果表明，渦輪機的空氣動力學設(shè)計會導(dǎo)致渦輪機能夠在一個很寬的流速范圍內(nèi)以相當不錯的效率運轉(zhuǎn)。 致謝 根據(jù)IDMEC和MAQETEC的合同BD/5148/95，部分財政支持的計劃PRAXIXXI，里斯本的工作報告。