轴流悬浮式潮流能水轮机系统的耦合动力响应及结构颤振机理研究

基本信息
批准号:41476078
项目类别:面上项目
资助金额:85.00
负责人:陈正寿
学科分类:
依托单位:浙江海洋大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:白兴兰,崔振东,吴俊杰,谢应孝,赵春慧,刘羽,赵陈,王玉红,张心
关键词:
轴流水轮机颤振动力响应潮流能
结项摘要

Among tidal current turbine systems, considerable vibration of shaft which connects impeller vane and generator happens in various directions, due to the pressure fluctuation and resonance induced by fluid-structure interaction. This kind of structure flutter is a main factor to cause structure failure and fatigue damage to submarine generator, especial to floating tidal current turbine system. In this research subject, study about coupling vibration response and mechanism of structure flutter relating floating tidal current turbine system would be carried out, based on the very self-adapting floating tidal current turbine system and the resultant research work which were conducted by proposer. In the form of numerial analysis, model test and numerical simulation by CFD softwares, the vibration flutter induced by fluid-structure interaction and structure failure phenomenon accidentally happening in the case of higher current velocity will be well studied, as well as their effects to structural stability and durability. Some improved schemes, e.g. stability of coupling vibration response, restrain of structure flutter and overturn will be proceeded, in order to provide this newly developed floating tidal current turbine system with optimal structural design. The reseach result about coupling vibration response, mechanism of structure flutter and anti-overturning capability relating floating tidal current turbine system conduct in this subject is also a theoretical reference and applicational instruction to the structural optimization, structural strength analysis and fatigue damage prediction to other kinds of submarine current generator forms.

轴流式潮流能发电系统中,由于水压脉动和尾涡不规则脱落等因素诱发叶轮系统耦合共振,导致与之相连的发电机舱在各个方向均有较大的颤振,加剧了系统的极限破坏和疲劳破坏。 本课题拟在项目申请人新近提出的自适应、悬浮型潮流能水轮机结构设计的基础上,开展悬浮型发电平台的耦合动力响应及结构颤振机理的研究。旨在通过数值解析、模型试验与模拟仿真相结合的手段,同时考虑水压脉动、尾涡脱落和结构挥舞-摆振-扭转变形,以各过流部件表面的压力脉动、振动模态和瞬态振动强度作为特征分析的基本点,对处于悬浮、自平衡状态的潮流能发电系统的非线性水动力响应,以及叶轮的颤振对系统的结构失稳做重点的研究,得到叶片与叶轮机构颤振的稳定性判据;总结出控制结构颤振的改进方案和技术,为该型潮流能发电系统全尺寸工程样机的定型提供必要的参考。本项目的研究结果,也将对其它水下发电平台的结构优化设计、结构强度分析及疲劳破坏预报提供必要的参考。

项目摘要

轴流式潮流能发电系统中,由于水压脉动和尾涡不规则脱落等因素诱发叶轮系统耦合共振,导致与之相连的发电机舱在各个方向均有较大的颤振,加剧了系统的极限破坏和疲劳破坏。.本课题在项目负责人提出的自适应、悬浮型潮流能水轮机结构设计的基础上,开展悬浮型发电平台的耦合动力响应及结构颤振机理的研究。综合利用了数值解析、模型试验与模拟仿真相结合的手段,同时考虑水压脉动、尾涡脱落和结构挥舞—摆振—扭转变形,以各过流部件表面的压力脉动、振动模态和瞬态振动强度作为特征分析的基本点,对处于悬浮、自平衡状态的潮流能发电系统的非线性水动力响应,以及叶轮的颤振对系统的结构失稳做重点的研究,得到叶片与叶轮机构颤振的稳定性判据;总结出控制结构颤振的改进方案和技术,为该型潮流能发电系统全尺寸工程样机的定型提供必要的工程参考。本项目的研究结果,对其它水下发电平台的结构优化设计、结构强度分析及疲劳破坏预报提供必要的参考。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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