一、水轮机叶片坐标变换的BASIC程序（论文文献综述）
张琰[1]（2021）在《微水头水流能水轮机的设计与水动力性能研究》文中指出水流能是一种绿色无污染的可再生能源,其开发利用具有重大的战略意义,在十四五规划中,国家更是强调要注重水电能源的发展。目前我国水力发电总量很大,但还有大量的微水头资源没有得到有效利用。同时,微水头水域水头较低,水流速度较小,受边界效应影响,水流会出现流速梯度现象。水流速度和流速梯度在一定程度上影响了水轮机的启动和对水流能的收集,这样就直接导致了水轮机发电功率较小以及启动流速较高的问题。为了响应国家可再生能源发展战略,本文设计一种适用于微水头水域的水轮机并研究其水动力性能。本文提出了一种改变水轮机的结构来补偿流量的方法,在导流罩基础上设计了一种采集装置,减弱流速梯度对水轮机水动力性能的影响,从而提高微水头中水轮机对水流能的采集,降低水轮机的启动流速。本文通过对比近些年关于微水头水轮机、导流罩及叶轮的国内外研究现状,研究了导流罩的工作原理和叶轮设计中的相关理论基础,将动量理论、叶素理论和翼型的类型及特性引入到水轮机叶片的设计中;根据微水头水域水流梯度及实际试验环境,推导了微水头水域流速梯度的公式,设计和优化了导流罩、采集装置和叶轮的结构尺寸,并利用Solidworks建立三维模型。运用CFD方法,利用ANSYS Fluent软件对不同结构水轮机水动力性能进行了数值模拟,对均匀流速和非均匀流速下水轮机的水动力性能进行分析,并对非均匀流速下叶片的压力、流场分布和水轮机位置等方面进行了分析,进一步研究了不同结构水轮机的水动力性能;为验证数值模拟的准确性,在自然水流中对不同结构水轮机进行试验,试验结果与数值模拟进行验证分析,得到较为一致的结果。本文通过对不同结构水轮机水动力性能进行分析,初步表明了不同结构水轮机在不同工况下的性能;同等工况下增设采集装置水轮机获能功率最多提高约2.2倍,启动流速最多可降低约0.1m?s-1,证明了在微水头水域用改变结构来补偿流量的方法是可行的,为微水头水域提高水流能的采集、降低流速梯度对水轮机水动力性能的影响提供了方法和参考依据。
许贞贞[2]（2020）在《基于全功率变流器的可变速潮汐发电系统建模与仿真》文中研究表明目前的潮汐电站机组采用定转速运行方式,但由于电站水头变幅较大,机组大部分时间运行于非最优工况,导致运行效率低、振动和磨损严重等问题。随着变流器容量的增加,潮汐水轮发电机组采用全功率变流成为可能。因此,本文提出全功率变流的可变速永磁同步潮汐发电系统,利用全功率变流器实现发电机组根据水头和负荷变化调整转速,以提高运行效率,改善运行工况。主要内容如下:（1）提出采用永磁同步电机和全功率变流器实现潮汐发电机组变速运行的方法,介绍了可变速潮汐发电系统运行原理,建立了可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统控制对象的数学模型,包括引水系统、非线性水轮机、永磁同步发电机和全功率变流器数学模型。（2）根据潮汐变速机组的需要,分别提出了水轮机、机侧变流器、网侧变流器的控制策略,对机组转速调节器采用PID控制,对发电机侧变流器采用转子磁场定向矢量控制以控制机组输出有功、无功功率,对电网侧变流器采用电网电压定向矢量控制以实现直流母线电压的稳定。（3）根据建立的可变速永磁同步全功率变流潮汐发电系统数学模型,在Matlab/Simulink平台搭建系统仿真模型,仿真分析了给定功率增加和减小时各个相关量的变化情况,仿真结果表明所建模型可准确反映系统动态特征,所采用的控制策略可使机组输出功率跟随功率给定值变化,同时使水轮机运行在最优工况点,验证了模型的正确性和控制策略的可行性。（4）由于精细模型仿真时间过长,为减小仿真时长,对精细模型中的发电机及其控制系统进行简化,仿真结果表明简化模型和精细模型动态过程、稳态过程基本一致,但仿真步长由5×10-6s增大到1×10-3s,在同等硬件和软件条件下仿真时长由3.0703h减小到53.93s,验证了简化模型的正确性,为进一步的研究奠定了良好的基础。
朱文才[3]（2020）在《仿生船舶螺旋桨特性的数值模拟研究》文中进行了进一步梳理船舶螺旋桨的水动力性能主要包括螺旋桨的推力、扭矩以及敞水效率。在进行船舶螺旋桨的设计制造时,除了需要考虑水动力性能外还需考虑螺旋桨产生的空泡、强度以及激振力。对于军用船舶,需额外考虑螺旋桨所产生的噪声。另外,仿生工程已渗入到各个学科领域,且产生了系列显着的科学技术成果。因此,本文以减少船舶螺旋桨产生的梢涡空泡和提高螺旋桨的敞水效率为目的,采用仿生方法对螺旋桨进行设计和性能分析研究。受仿生学的启发,通过商业软件STAR-CCM+中的RANS湍流模型对5种具有叶梢小翼的仿生船舶螺旋桨进行数值分析研究,其中以MAU 5-80螺旋桨作为基准的螺旋桨模型。具有叶梢小翼的仿生船舶螺旋桨的几何结构特点主要在于其叶梢相对于MAU型螺旋桨叶梢向压力面倾斜,并保持仿生小翼螺旋桨的直径和MAU型螺旋桨的直径相同。首先对MAU型螺旋桨敞水特性进行数值模拟计算和实验对比分析,然后通过压力系数、梢涡空泡、轴向速度场和螺旋度等对仿生小翼螺旋桨和MAU型螺旋桨进行对比分析研究。数值计算结果表明,与MAU型螺旋桨相比,新设计的具有叶梢小翼的仿生船舶螺旋桨对螺旋桨的效率影响不大,而推力系数随小翼倾角的增大逐渐减小。在螺旋桨叶梢附近的吸力面,小翼螺旋桨的压力系数总的来说高于MAU型螺旋桨的压力系数。当小翼倾角较小时,叶梢小翼有利于减少梢涡空泡的产生。然而,随着小翼倾角的进一步增大,小翼螺旋桨产生的空泡也随之增大,所产生的空泡甚至比MAU型螺旋桨还要大。因此,可以推断叶梢小翼在一定程度上可以有效地改善螺旋桨梢涡空泡的特性,从而降低船舶螺旋桨产生汽蚀的风险。虽然RANS湍流模型能够较好地预测船舶螺旋桨的水动力特性以及梢涡空泡,但是RANS湍流模型对梢涡尾流场模拟耗散过快,导致其只能较好地模拟跟踪梢涡尾流场一小段的距离。因此本文采用LES湍流模型对MAU型螺旋桨和小翼B螺旋桨的梢涡发展进行进一步地分析研究。采用体积控制法对梢涡尾流区域进行网格加密处理。通过Q-criterion、螺旋度和气体体积分数等对比研究MAU型螺旋桨和小翼螺旋桨所产生的梢涡空泡。数值结果表明LES湍流模型能够模拟出很长一段的梢涡尾流场,就梢涡尾流来说比RANS湍流模型更加精确。LES湍流模型模拟的结果表明叶梢小翼可以使得梢涡尾迹的强度被削弱。仿生小翼螺旋桨尾流梢涡中心的压力高于MAU型螺旋桨梢涡中心的压力,因此叶梢小翼的存在有助于减少气体体积。通过改变螺旋桨叶剖面的形状来研究仿生船舶螺旋桨的水动力特性,仿生船舶螺旋桨叶剖面采用海鸥、秋沙鸭、短颈野鸭及猫头鹰翅膀的几何特征。通过水动力特性、压力分布及梢涡等对螺旋桨进行分析研究。数值计算结果表明,在同一进速系数的情况下,四种仿生叶剖面螺旋桨的推力系数和扭矩系数几乎都高于MAU型螺旋桨的推力系数和扭矩系数。在相同推力载荷系数的工况下,除了短颈野鸭螺旋桨在小推力载荷系数时,四种仿生叶剖面螺旋桨的效率都高于MAU型螺旋桨的效率。此外,在叶梢导边附近所产生的压差,仿生叶剖面螺旋桨与MAU型螺旋桨相比较小,从而削弱了梢涡的强度,改善船舶螺旋桨的性能。
许贝贝[4]（2020）在《水力发电机组系统可靠性与多能互补综合性能研究》文中研究表明在国家进行电力结构化、市场化改革大背景下,风水等随机可再生能源将会更多地被电力系统所消纳。水电作为调峰调频重要角色,将会面临更为频繁的过渡工况调节和非最优工况运行两个重要发展趋势。准确认识在非最优工况运行下水轮发电机组动态变化特征,对提高水轮发电机组系统的灵活性运行和维护区域电力系统的安全可靠性具有重要的科学意义价值。机组在非最优工况区轴系振动剧烈,以传统水轮机调节系统为核心的PID调速器控制效果无法保证发电机角速度的稳定性,这严重威胁了水轮发电机组在非最优工况区的发电可靠性。论文以水轮机调节系统发电机角速度控制与轴系振动相互作用关系为关键科学问题并对传统水轮机调节系统模型进行改进以研究水轮发电机组发电可靠性和综合性能评估问题,并取得以下三方面研究成果:1.基于最优工况设计的传统水轮机调节系统因轴系振动微小而忽略其对调速器控制的影响,这已不适应能源结构改革背景下电力系统对水轮发电机组全工况运行的新要求,故提出基于传统水轮机调节系统评估非最优工况下水轮发电机组发电可靠性建模新思路——传统调节系统与水轮发电机组轴系统模型的耦合统一围绕水轮机调节系统控制与水力发电机组轴系振动相互作用关系问题,系统论述和分析调节系统与机组轴系耦合关系和参数传递方式。通过对三种耦合方法的深入研究,进一步提高了水轮机调节系统在部分负荷或过负荷工况下的模拟精度。主要包括:（1）以水轮机调节系统中发电机角速度与水轮发电机组转子形心偏移一阶导数为耦合界面参数,实现了调速器控制与轴系振动相互作用的模型统一;选择经典调节系统模型和基于纳子峡水电站现场测量轴系偏移峰峰值数据作对比探究统一模型模拟精度。结果表明:机组轴系形心偏移不受流量变化的影响,即工况变化形心偏移值保持不变,且轴系固有频率基本保持不变。可见,通过发电机角速度耦合的水轮发电机组系统在不同工况下相互作用关系极不明显,且在轴心偏移上模拟精度较差。（2）以水力不平衡力和水轮机动力矩为耦合界面参数,并选择经典调节系统模型与耦合统一模型仿真结果对比探究模型模拟精度。结果表明:水轮机调节系统动态响应模拟误差在稳定值无差别,在过渡过程下模拟误差超过10%。可见,基于水力不平衡力和水轮机动力矩耦合的系统模型能够较好反映机组在过渡过程下调节系统与轴系振动相互作用关系,但在过渡过程中模拟误差较大。（3）以水力激励力、水力不平衡力和水轮机动力矩为耦合界面参数,并对轴系不对中故障振动实验测量的轴心轨迹和振动频率与所建耦合统一模型仿真结果进行对比分析,发现机组固有频率模拟误差小于3%。可见,通过水力激励力、水力不平衡力和水轮机动力矩耦合的系统模型在模拟不对中故障时表现出较好的模拟精度。2.围绕非最优工况下水轮机调节系统耦合关系复杂且参数取值存在不确定性导致的发电可靠性评价困难问题,提出利用敏感性和可靠性分析工具量化不同工况下机组发电可靠性的新构想——水轮发电机组系统发电可靠性指标及其初步应用（1）稳定工况和过渡工况下模型参数不确定性分析从水电站参数设计角度对机组模型参数进行随机不确定性定义,并选择发电机角速度和发电机形心偏移作为调节系统和轴系系统模型输出值,从而得到机组在稳定运行工况和过渡工况下模型单参数敏感性排序和参数间相互作用的敏感性排序,进而确立水力发电系统发电可靠性的场景设计原则。（2）不同场景下水轮发电机组发电可靠性指标选取与评估通过设计不同可再生能源占比、不同风速干扰等场景,选择最小调节值、最大调节值、超调、欠调和峰值五个动态指标作为发电可靠性评估指标,研究风水互补发电系统的故障响应、调节性能等动态特征。研究结果表明,水力发电系统调节能力对随机风低标准差和梯度风高平均值低标准差极为敏感。相反,对阵风属性指标（即风速频率、幅值和偏移量）的调节敏感性较弱。此外,快速响应（以调节时间和峰值时间表示）与稳定响应（以最小调节值、最大调节值、超调、欠调和峰值表示）之间的主导因素评价比较复杂。但当快速响应与稳定响应相一致时,就很容易对水轮发电机组动态调节性能做出评价。3.为克服传统风水互补系统以天为最小时间尺度而忽略水轮发电机组动态性能状态的经济型问题,提出一种基于秒级尺度动力学模型的经济性评估方案——资源利用度、平抑性等级和综合效益分析通过研究风电资源的时间与空间尺度效应,给出简单时空尺度等效方案,进而提出基于秒级尺度的风水互补发电系统模型风速变异系数、波动系数和平抑系数的计算方法;进一步通过设计不同可再生能源占比、不同风速干扰等场景,获取风水互补系统的动态响应,并计算年运行内的售电效益、调峰效益、节省能源效益、机组启停成本、导叶疲劳损失成本、维护成本（无导叶损失）等,全方位衡量水电站在调节风电功率变化场景下所带来的经济收益情况。初步试算结果表明,基于秒级尺度的风水互补系统的经济性评估方案是可行的。
胡兴洋[5]（2020）在《基于双PWM变流器永磁同步发电机水电并网系统设计》文中研究指明小水电作为我国重要的分布式能源,在防洪蓄水、保护生态、促进农村电气化建设和加快贫困地区经济发展方面发挥着不可替代的作用,然而传统小水电站采用水轮发电机直接并网的系统结构,水轮机只能运行在额定转速,当河流流量以及电站工作水头发生变化时,水轮机水能转换效率降低。针对上述问题,本文将双PWM变流器永磁同步发电机结构应用于水力发电系统中,实现变速恒频水力发电,旨在提高水电并网效率。首先,介绍了永磁同步发电机水电并网系统结构,对水轮机的基本工作原理和输出功率特性进行了分析,推导了水轮机输出功率与导叶开度以及转速的关系。介绍了矢量变换原理,在此基础上建立了永磁同步发电机、双PWM变流器以及电网的矢量数学模型,并分析了机网侧变流器的控制原理。其次,给出了水电并网控制系统的结构框图,根据水轮机输出功率与导叶开度以及转速的关系建立了水轮机最大效率跟踪控制模型;分析了PMSG输出功率与其转速以及变流器直流母线电压的制约关系,在负载较小时采用单位功率因素控制实现功率输出,在输出功率超出直流母线电压限制时切换到弱磁控制,通过合理分配弱磁电流来提高PMSG的带载能力,同时在分析PMSG弱磁控制原理以及传统电压反馈弱磁控制方法的基础上,结合SVPWM调制原理,提出了一种基于非零电压矢量作用时间反馈的弱磁控制方法,进一步提高电压矢量的作用范围,降低定子电流;介绍了电网同步化控制方法并在此基础上建立了网侧功率控制模型,实现并网有功、无功的直接控制;利用Simulink仿真软件对整个系统进行了仿真建模。最后,设计了一个200k W水电并网系统平台,详细介绍了该系统的硬件资源分配以及双PWM控制器的硬件电路设计,对部分电路的设计思路和设计原理进行了分析;然后分析了基于该硬件平台的控制软件结构,同时对系统调试所需的上位机软件和在线烧写软件的实现过程进行详细的介绍;最后在湖南郴州的一个水电站利用该系统替换原有的水轮发电机直接并网系统,通过对比试验得出,使用变速恒频发电技术调节水轮机转速使水轮机保持最大水能转换效率,能显着提高水资源利用率,在低流量、低水头状况下发电优势更明显。
蔡君辉[6]（2020）在《潮流能机组独立变桨电液系统研究》文中提出由于能源消耗的增加和社会期望的紧迫,潮流能在开发和应用方面面临着很多挑战,潮流能发电装置工作时,统一变桨控制可以实现功率的稳定输出,在其基础上发展起来的独立变桨可消除叶轮的不均衡载荷,但目前独立变桨控制技术还停留在理论阶段。由于各桨叶所受负载不同,导致统一变桨过程中三叶片不同步,这将造成叶轮的不平衡并对机组的安全运行产生影响。本文以650k W潮流能发电机组为研究对象,以能实现独立变桨为目标,设计了一种阀前补偿与比例控制技术相结合的变桨系统,重点研究统一变桨模式下多桨叶同步运动的问题,通过Amesim仿真验证了该变桨方案的可行性。论文的各章节主要内容如下:第1章介绍了课题的研究背景,通过文献调研的方式总结了国内外潮流能发电机组的现状以及对变桨技术的研究,提出了统一变桨过程中各桨叶运动不同步对机组安全运行产生影响的问题,重点介绍了液压同步控制系统在工程机械设备中的应用,阐述了课题的研究意义和内容。第2章介绍了变桨控制原理及特点,对叶片载荷进行分析,为变桨力矩的计算奠定理论基础,重点根据潮流能发电机组运行过程中可能遇到的工况制定了设计载荷工况表,并以650k W机组为研究对象,进行全工况载荷分析计算。第3章首先提出变桨初步方案,并对方案存在的问题进行优化设计,通过仿真论证设计的可行性,最后提出一种阀前补偿与比例控制相结合的变桨系统。第4章对阀控马达变桨位置控制系统进行数学建模分析,建立带阀前补偿变桨比例控制系统仿真模型,分别对真实海流工况下统一变桨过程同步精度和独立变桨系统动态性能进行分析,重点研究了二通压力补偿阀的参数变化对多叶片动作同步精度的影响;提出一种模糊交叉耦合同步控制策略,通过仿真验证该策略能在保证单叶片变桨响应速度的前提下,满足其对同步精度的要求。第5章根据之前提出的变桨方案,设计液压试验台,重点对变桨载荷加载系统进行研究和分析,对主要硬件进行选型,并以Lab VIEW作为上位机虚拟软件平台,对试验台变桨系统进行了初步的方案设计。第6章对课题的研究工作进行总结,并展望了进一步的研究方向。
睢英照[7]（2020）在《五轴加工进给速度规划及非线性误差控制方法研究》文中研究表明近些年来,五轴数控加工技术在中国乃至全世界得到了迅速发展。这项先进制造技术被广泛用在现代制造业的各个相关领域,如航空航天领域精密叶轮的加工、模具制造等。五轴数控加工追求的是速度快、精度高,为了达到这一目标,在研究五轴NC系统时主要从以下几方面研究:刀具路径的规划、刀具路径的插补、进给速度控制、后置处理的开发和伺服控制系统的研发等。针对提高速度和精度方面研究的话,刀具路径的插补算法以及进给速度的规划控制的研究就成了重中之重。（1）针对五轴线性插补时减速点难以预测、仅对平动轴速度规划导致旋转轴角速度/角加速度超限等问题,提出一种进给速度规划控制新方法。该方法基于对旋转轴角速度/角加速度的约束控制,在计算出平动轴实际最大可达速度/加速度后再进行平动轴的速度规划,依据平动轴加减速控制规律分别计算加速、匀速和减速阶段的插补周期数量,并将残余距离均匀分配到各减速周期,使最后一个周期结束时刚好到达插补路径段终点。实例验证数据表明,所提出方法无需预测减速点也能准确定位插补路径段的终点,同时旋转轴与平动轴在各自运动学约束条件下可实现加减速过程的协调一致,在提高机床性能及运动控制精度等方面具有较好的实际应用价值。（2）对五轴数控机床运动学进行了详细的求解,分析五轴CNC机床在加工时在刀尖点位置所产生非线性误差的原因,并根据运动学变换和刀具与加工工件的几何关系建立了非线性误差的数学模型。通过齐次坐标变换的方法,推导出计算加工过程中刀尖点实际位置的数学表达式以及其反求公式。针对五轴数控机床的旋转轴运动所产生的非线性误差,提出了一种反求插补点的补偿方法。从五轴数控加工旋转中心位置插补算法角度考虑降低非线性误差的方法,通过理论刀尖点位置来反求旋转中心的插补点的位置,使实际刀尖点更多的落在理论插补路径上。利用MATLAB进行实际数据的仿真验证,结果表明所提出方法能将非线性误差有效控制在加工允差内,可显着提高五轴数控系统的轨迹控制精度。可见本文所提出方法具有较好的可行性和实际应用价值。
周依霖[8]（2019）在《轮腿复合爬壁焊接机器人研制与动力学特性研究》文中提出实现大型钢结构件的现场焊接自动化是缩短焊接制造周期,降低焊接制造成本,改善焊接制造质量的关键。爬壁机器人能够携带作业工具在多种形式的壁面上实现移动作业,在作业灵活性和柔性等方面具有很大的优势,将爬壁机器人技术与自动焊接技术相结合,成为解决大型钢结构件的现场自动化焊接难题的有效途径。本文在总结和分析国内外爬壁机器人技术的基础上,针对大型钢结构件的现场焊接环境特点和实际焊接作业需求,研制了一种永磁吸附轮腿复合爬壁焊接机器人,并对机器人的移动吸附原理、理论设计与优化、运动学和动力学建模分析等相关理论和技术进行了深入研究。针对爬壁焊接机器人设计中面临的平稳移动与环境适应、可靠吸附与灵活运动的矛盾问题,结合腿足式移动机构复杂环境的适应性、轮式移动机构连续平稳的移动性以及非接触式永磁吸附系统吸附力的可控性特点,提出了非接触式永磁吸附系统与轮腿复合移动机构相结合的爬壁机器人构型方案。为了实现机器人对焊枪位置和姿态的灵活、精确控制,提出了包含2个移动关节和2个转动关节的焊接执行机构构型方案。基于上述构型方案,设计了包括摆动轮腿机构、升降轮腿机构、柔性车架和焊接执行机构在内的爬壁焊接机器人本体结构。为了验证机器人结构设计的合理性,分别对机器人的附着能力、移动能力和环境适应能力进行了分析。永磁吸附系统的性能直接关系到爬壁焊接机器人的附着稳定性、壁面适应性和运动灵活性。通过对机器人在越障和壁面过渡两种运动形式下的稳定附着条件进行分析,得到了维持机器人稳定附着永磁吸附系统所需满足的最小吸附力要求,确定了永磁吸附单元的吸附力设计值。通过对磁性材料和磁路结构型式的分析与比较,设计了永磁吸附单元的磁路结构。结合有限元方法,对永磁吸附单元在平直壁面和凹凸柱面吸附时的吸附性能分别进行了分析,并对吸附单元的结构参数进行了优化。针对机器人可能存在的摆腿失稳问题,结合永磁吸附单元的吸附力调节特性,对吸附单元的安装参数进行了优化。基于内平衡吸附原理,设计了一种内平衡弹簧机构,利用非线性弹簧的弹力平衡中部永磁吸附单元的吸附力,解决了因吸附力过大而造成的丝杆机构驱动困难的问题。运动学和动力学的建模分析是实现爬壁焊接机器人运动控制的基础。针对机器人结构的复杂性和特殊性,将机器人本体划分为焊接执行机构和轮腿复合移动机构两个部分。采用Denavit-Hartenberg方法,建立了焊接执行机构的运动学模型,推导了执行机构的运动学正逆解。采用Sheth-Uicker方法,并通过引入瞬时重合坐标系,分析了轮腿复合移动机构与轮腿机构关节及驱动轮之间的运动关系,建立了移动机构的通用运动学模型,推导了移动机构的运动学未知参数解和逆运动学执行方程。在此基础上,通过速度矢量方法,建立了机器人整体运动学模型。针对机器人越障和壁面过渡轮腿复合运动,基于运动学模型推导出运动约束方程,利用Routh方程建立了机器人的动力学模型,分析了机器人腿部关节和驱动轮之间的驱动力矩关系。针对机器人轮式滑动转向运动,分析了机器人任意姿态下驱动轮支持力的分布;基于车辆动力学理论中的轮胎离散模型,分析了驱动轮与壁面之间的摩擦力学特性;在此基础上,利用Newton-Euler方程建立了机器人瞬态和稳态转向动力学模型,分析了不同壁面倾角下机器人转向运动过程中运动学、动力学参数的变化规律,以及机器人结构参数对转向动力特性的影响。最后,采用分级和模块化思想,设计了由上位机监控系统和下位机主控系统构成的机器人控制系统。研制了爬壁焊接机器人样机,并对其进行了实验研究,包括壁面附着、壁面转向、壁面适应和壁面越障实验。实验结果表明,机器人具有良好的附着能力、移动能力和环境适应能力,证明了本文在机器人设计和理论分析方面的正确性与合理性。
严城[9]（2019）在《浮式水平轴潮流能涡轮叶片设计及水动力特性研究》文中指出随着人类社会的进步,大量可使用的传统能源逐渐枯竭。全世界各国开始加大力度对可再生能源的开发研究与利用。潮流能一种可预测,蕴藏量大的可再生能源,引起世界各国的广泛关注。浮式水平轴潮流能发电装置具有结构简易,适用于各种海深,便于移动维修等特点,受到世界各国新能源学者的重视。涡轮叶片是潮流能装置的核心部件,直接影响潮流能装置的发电功率和工作寿命。因此,研究浮式水平轴潮流能发电装置在不同工况下对涡轮叶片的性能影响,对涡轮叶片结构设计和安装使用都具有重要参考意义。本文主要研究为设计单向高效的涡轮叶片和研究涡轮叶片在不同偏航角和自由液面水深下的水动力性能变化规律。本文首先研究了涡轮叶片设计理论,运用翼型理论和叶素动量理论。采用Wilson法对涡轮叶片的各参数进行设计。保证各叶素在设计条件下具有最佳效率,考虑结构稳定性对涡轮叶片的参数进行修正。运用坐标变换得到各叶素空间坐标运用三维建模软件建立涡轮叶片三维模型。其次,通过CFD方法,运用STAR-CCM+建立涡轮叶片的数值计算模型,通过试验数据与计算结果进行比较对建立的数值模型进行有效性验证。最后,建立涡轮叶片在理想工况、偏航流、自由液面条件下的数值模型。分析在不同工况下对涡轮叶片水动力性能影响规律。在理想状况下,研究在不同尖速比条件下涡轮叶片与BDA对称叶片的水动性能并进行比较分析;偏流条件和自由液面条件下获能效率,载荷效率和涡轮叶片压力特性和流场特性。本文运用S825翼型设计了单向涡轮叶片,运用验证CFD方法对S825涡轮叶片进行水动力性能研究。计算结果显示S825涡轮叶片获能效率为42.3%较BDA对称翼型效率提升了3.8%。偏流条件下,随着偏航角变大,涡轮叶片的获能效率和轴向载荷系数逐渐变小,效率和载荷波动越大。自由液面条件下,随着水深加深自由液面对涡轮叶片水动力性能影响越小。在水深为叶轮直径D时对涡轮叶片的水动力性能几乎没有影响。瞬时的获能效率和载荷系数波动减小。
张智敏[10]（2019）在《水电站蜗壳传力机制与厂房流激振动特性研究》文中研究指明随着水电站装机容量、发电水头的不断增大,水电站厂房的安全稳定运行面临着新的挑战。对于充水保压蜗壳,钢蜗壳与外围混凝土之间存在初始保压间隙,这种间隙伴随着运行期水头的不同而发生变化,直接影响蜗壳内水压力的外传机制,从而对蜗壳结构的承载特性和结构性能起着至关重要的作用。此外,在水电站运行期间,由于发电水头、流量及导叶开度的变化,水轮机不可避免地会偏离最优工况,导致流道内出现脱流、空化以及涡带等现象,进而产生压力脉动,引起水电站厂房结构和机组的振动。而在当前国际能源结构调整的背景下,风电、光伏等新能源与核电并网运行,水电作为调节性电源需要承担更多的调峰调频任务,水电站的运行条件也越来越复杂,振动问题也越来越引起学术界和工程界的关注。针对上述问题,本文结合实际工程对以下几个方面开展研究,并取得了相应的成果:（1）为研究充水保压蜗壳间隙演变机理,采用了一种新的充水保压蜗壳全过程仿真模拟方法,通过某充水保压蜗壳模型试验成果从间隙值和接触状态、钢蜗壳与钢筋应力、机墩座环位移、混凝土开裂损伤等方面对该模拟方法进行了全面的验证,并在此基础上从保压间隙的时空分布规律、保压间隙对外围混凝土的影响、座环水平面不平衡力等方面对充水保压蜗壳的接触传力特性进行了分析。结果表明,充水保压蜗壳全过程模拟方法计算结果与试验结果规律一致,数值基本吻合,体现了该方法的合理性和准确性,并避免了以往人为修正混凝土内边界可能会出现的混凝土内表面穿透钢蜗壳表面的现象;卸压后形成的保压间隙较大的区域主要分布在钢蜗壳腰部和顶部,内水压力未达到保压水头时,钢蜗壳进口断面外侧区域、鼻端上部区域率先闭合,达到保压水头时蜗壳进口拐弯区域内侧和蜗壳末端外侧尚未闭合;蜗壳进口边界形式为伸缩节时,设置止推环有利于延缓保压间隙在进口外侧、45°方向外侧和蜗壳鼻端内侧区域的闭合时间,能明显改善保压间隙的闭合特性,钢蜗壳进口与钢管直连的边界形式也能起到与止推环类似的效果。（2）为研究水电站厂房水力振源特性,基于计算流体动力学理论,采用RNG k-?模型对混流式水轮机蜗壳、导叶、转轮、尾水管全流道内水体在不同水头工况下的流动特性进行了计算分析。基于水轮机三维非定常湍流计算结果,对转轮部件上的脉动压力进行了积分计算,给出了解析计算和数值模拟相结合的轴向水推力脉动特性计算方法。结果表明,蜗壳区域水流比较顺畅,该区域的脉动压力通常是无叶区、转轮区甚至尾水管区域产生的脉动压力向上游传播产生的;水轮机流动系统中转动部件与静止部件之间的动静干涉会导致脉动压力中出现叶片频率或其倍频;整个流道内压力脉动程度较大的区域主要集中在尾水管直锥段以及弯肘段,频率主要为0.83Hz和1.02Hz,即1/5倍和1/4倍转频,受尾水管低频涡带向上游传播影响,无叶区和蜗壳区也出现了低频脉动压力;轴向水推力是机组垂直动荷载的重要部分,具有明显的脉动特性,转轮上冠与顶盖、转轮下环与基础环之间的空腔压力是形成轴向水推力的主要作用。（3）过去,水轮机转轮及流道设计与厂房结构土建设计一般都是分开进行的,没有很好地结合在一起。为了将水轮机流场计算和厂房结构计算相结合,以期实现基于流固耦合的水电站厂房结构流激振动特性分析,探讨并推导了C2紧支径向基函数插值耦合矩阵,并基于此建立了水电站厂房全流道-结构流固耦合分析模型,以此来分析或预测水电站厂房水力振动。结果表明,C2紧支径向基函数无论是在流体向结构传递数据,还是在结构向流体传递数据过程中均体现出了明显的精度优势;以C2紧支径向基函数插值法为基础建立的流固耦合界面数据传递模型从理念上和实际效果上均适用于大规模复杂流固耦合的计算,其对网格依赖度低的特点可以充分结合现有的水轮机流场计算和厂房结构计算从而实现流体与结构的耦合;最小水头工况下由于导叶开度相对较大,水流进入转轮区域时的相对速度与转轮叶片骨线形成一定的冲角,脉动压力相比于最大水头工况和设计水头工况要大,厂房结构振动响应也相对较大。（4）为研究水电站厂房水力振动传导机制,对振动传递路径进行了分析,并沿着蜗壳/尾水管-厂房、转轮-轴系-机架基础-厂房这两条振动传递路径对厂房振动进行了计算分析,最后分析了钢蜗壳在水力振动作用下的金属疲劳。结果表明,轴向水推力主要引起铅直向的振动,特别是机墩处的振动,蜗壳/尾水管-厂房这条振动传递路径主要引起厂房结构的整体振动,其产生的振动响应是最直接也是最明显的,是厂房振动的主要诱因;从预测的疲劳寿命数量级看,钢蜗壳在静水压力循环荷载和脉动压力循环荷载作用下发生疲劳破坏的可能性较低。
二、水轮机叶片坐标变换的BASIC程序（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、水轮机叶片坐标变换的BASIC程序（论文提纲范文）
（1）微水头水流能水轮机的设计与水动力性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 导流罩研究现状 |
| 1.2.2 叶轮研究现状 |
| 1.2.3 水轮机研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容与技术路线 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 微水头水流能水轮机设计的基本理论 |
| 2.1 导流罩工作原理 |
| 2.2 叶片设计理论 |
| 2.2.1 动量理论 |
| 2.2.2 叶素理论 |
| 2.2.3 翼型的类型 |
| 2.3 微水头流速梯度 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 微水头水流能水轮机的设计 |
| 3.1 导流罩的设计与分析 |
| 3.1.1 物理模型的选取和建立 |
| 3.1.2 网格划分和边界条件设定 |
| 3.1.3 数值模拟结果及分析 |
| 3.1.4 影响导流罩因素的实验研究 |
| 3.2 采集装置的设计与分析 |
| 3.2.1 采集装置设计原理 |
| 3.2.2 微水头流速梯度分布规律 |
| 3.2.3 三维模型的建立 |
| 3.2.4 网格划分和边界条件设定 |
| 3.2.5 边界条件设定 |
| 3.2.6 数值分析结果及分析 |
| 3.2.7 不同流速对导流罩水动力特性的影响 |
| 3.2.8 不同形状的采集装置对导流罩水动力特性的影响 |
| 3.3 水轮机叶片的设计 |
| 3.3.1 设计参数确定 |
| 3.3.2 叶片设计方案 |
| 3.3.3 叶片三维建模建立 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 水轮机水动力性能仿真分析 |
| 4.1 CFD概述 |
| 4.2 数值模拟前处理 |
| 4.2.1 建立模型 |
| 4.2.2 网格划分 |
| 4.2.3 边界条件的确定和计算 |
| 4.3 数值模拟结果与分析 |
| 4.3.1 均匀流速下水轮机水动力性能分析 |
| 4.3.2 不同非均匀流速下水轮机水动力性能分析 |
| 4.3.3 叶片压力分析 |
| 4.3.4 流场分析 |
| 4.3.5 水轮机位置分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 微水头水流能水轮机试验与分析 |
| 5.1 模型制作 |
| 5.2 试验场地和设备 |
| 5.3 试验方法与结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）基于全功率变流器的可变速潮汐发电系统建模与仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 潮汐电站的发展现状 |
| 1.2.2 潮汐机组相关技术研究现状 |
| 1.2.3 可变速机组的研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 可变速潮汐发电机组及变流器数学模型 |
| 2.1 引水系统及非线性水轮机数学模型 |
| 2.1.1 引水系统数学模型 |
| 2.1.2 非线性水轮机数学模型 |
| 2.2 永磁同步发电机数学模型 |
| 2.3 背靠背电压源型变流器的数学模型 |
| 2.3.1 机侧变流器数学模型 |
| 2.3.2 网侧变流器数学模型 |
| 2.4 本章总结 |
| 3 可变速潮汐发电系统控制及其建模 |
| 3.1 水轮机控制系统 |
| 3.1.1 最优转速发生器 |
| 3.1.2 转速调节系统 |
| 3.2 机侧变流器控制系统 |
| 3.3 网侧变流器控制系统 |
| 3.4 SVPWM控制技术 |
| 3.5 本章总结 |
| 4 可变速潮汐发电系统仿真与分析 |
| 4.1 水轮机及其控制系统仿真模型 |
| 4.1.1 引水系统及非线性水轮机仿真模型 |
| 4.1.2 最优转速发生器仿真模型 |
| 4.1.3 转速调节系统仿真模型 |
| 4.2 永磁同步发电机仿真模型 |
| 4.3 全功率变流器仿真模型 |
| 4.4 机侧变流器控制系统仿真模型 |
| 4.5 网侧变流器控制系统仿真模型 |
| 4.6 SVPWM技术仿真模型 |
| 4.7 可变速潮汐发电系统模型仿真分析 |
| 4.7.1 给定功率减小时仿真分析 |
| 4.7.2 给定功率增加时仿真分析 |
| 4.8 变流器简化可行性初步分析 |
| 4.9 本章总结 |
| 5 可变速潮汐发电机控制及变流器简化与参数整定 |
| 5.1 可变速潮汐发电机控制及变流器简化数学模型 |
| 5.2 可变速潮汐发电机控制及变流器简化仿真模型 |
| 5.3 简化模型仿真验证 |
| 5.4 转速调节器参数整定 |
| 5.5 本章总结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要参与的科研项目 |
（3）仿生船舶螺旋桨特性的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 创新点摘要 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外相关研究现状及进展 |
| 1.2.1 螺旋桨梢涡空泡的研究现状 |
| 1.2.2 叶梢小翼的研究现状 |
| 1.2.3 螺旋桨叶剖面的研究现状 |
| 1.3 本文主要研究思路 |
| 1.4 研究目的和研究意义 |
| 2 基本理论及数值求解模型验证 |
| 2.1 连续性方程和动量方程 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.3 涡声理论 |
| 2.4 多相流模型 |
| 2.5 机翼理论 |
| 2.6 数值求解模型验证 |
| 2.6.1 传统舵和仿生舵模型 |
| 2.6.2 数值计算域及网格特征 |
| 2.6.3 网格无关性验证及模型验证 |
| 2.6.4 数值计算结果及分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 具有叶梢小翼的仿生船舶螺旋桨 |
| 3.1 螺旋桨的曲面特征及曲面型值的坐标变换 |
| 3.2 船舶螺旋桨的几何参数 |
| 3.2.1 MAU型螺旋桨 |
| 3.2.2 具有叶梢小翼的仿生螺旋桨 |
| 3.3 数值模拟方法 |
| 3.3.1 数值计算域 |
| 3.3.2 数值求解方法 |
| 3.3.3 网格特征 |
| 3.3.4 求解模型验证 |
| 3.4 数值计算结果 |
| 3.4.1 压力系数分布 |
| 3.4.2 梢涡空化现象 |
| 3.4.3 轴向速度场和螺旋度 |
| 3.4.4 水动力性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 仿生小翼螺旋桨梢涡尾流 |
| 4.1 模型和方法 |
| 4.1.1 求解的网格特征 |
| 4.1.2 网格验证 |
| 4.1.3 物理模型 |
| 4.2 结果和讨论 |
| 4.2.1 梢涡尾流现象 |
| 4.2.2 空化现象 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 仿生叶剖面的船舶螺旋桨 |
| 5.1 数值模型 |
| 5.1.1 鸟类翅膀几何特征 |
| 5.1.2 仿生叶剖面螺旋桨 |
| 5.1.3 网格特征与模型验证 |
| 5.2 结果和分析 |
| 5.2.1 螺旋桨水动力特性 |
| 5.2.2 压力分布 |
| 5.2.3 梢涡 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A MAU型螺旋桨桨叶的轮廓尺寸表 |
| 附录B MAU型螺旋桨叶切面尺寸表 |
| 作者简历及攻读博士学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（4）水力发电机组系统可靠性与多能互补综合性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 能源结构现状与发展趋势 |
| 1.2.1 能源结构大转型下的水电角色 |
| 1.2.2 能源结构调整水电调节重任 |
| 1.3 水力发电系统运行稳定性研究综述 |
| 1.3.1 水轮机调节系统之发电可靠性 |
| 1.3.2 水轮发电机组轴系统之轴系振动 |
| 1.3.3 风光水多能互补分析 |
| 1.4 发电可靠性研究综述 |
| 1.4.1 敏感性分析 |
| 1.4.2 可靠性分析 |
| 1.4.3 经济性分析 |
| 1.5 课题来源 |
| 1.6 研究思路与技术路线 |
| 1.6.1 研究思路 |
| 1.6.2 技术路线 |
| 第二章 水轮机调节系统基本模型及随机扰动分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 水轮机调节系统动力学模型及其随机扰动概述 |
| 2.2.1 引水系统动态模型随机扰动 |
| 2.2.2 水轮机线性化(非线性)动态数学模型及随机扰动 |
| 2.2.3 同步发电机动态模型随机扰动 |
| 2.2.4 负荷动态模型随机扰动 |
| 2.2.5 调速器动态模型 |
| 2.2.6 励磁系统动态模型 |
| 2.2.7 水轮机调节系统任务与调节模式 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 水轮发电机组轴系与水轮机调节系统耦合建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 水轮发电机组轴系与水轮机调节系统耦合建模 |
| 3.2.1 以发电机角速度为传递参数的耦合统一建模 |
| 3.2.2 以水力不平衡力和水轮机动力矩为传递参数的耦合统一建模 |
| 3.2.3 以水力激励力为传递参数的耦合统一建模 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 水轮发电机组系统参数不确定性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值仿真抽样方法 |
| 4.2.1 蒙特卡洛(Monte-Carlo)抽样方法原理 |
| 4.2.2 蒙特卡洛(Monte-Carlo)抽样方法步骤 |
| 4.3 敏感性分析方法 |
| 4.3.1 扩展傅里叶幅度检验法 |
| 4.3.2 Sobol敏感性分析 |
| 4.4 基于发电机角速度耦合统一模型参数不确定性分析与模型验证 |
| 4.4.1 水轮机调节系统与水轮发电机组轴系耦合系统模型 |
| 4.4.2 模型参数不确定性分析与模型验证 |
| 4.4.3 不对中参数对系统模型状态变量动态演化过程影响 |
| 4.4.4 发电机转子形心晃动幅度和不对中量关系 |
| 4.4.5 小结 |
| 4.5 基于水力不平衡力和动力矩模型参数不确定性分析与模型验证 |
| 4.5.1 水轮机调节系统与水轮发电机组轴系耦合系统模型 |
| 4.5.2 模型参数不确定性分析 |
| 4.5.3 水轮机调节系统与水轮发电机组轴系耦合系统模型验证 |
| 4.5.4 小结 |
| 4.6 基于水力不平衡和动力矩的耦合系统振动模态分析 |
| 4.6.1 水轮机调节系统与水轮发电机组轴系耦合系统模型 |
| 4.6.2 非线性模态级数法 |
| 4.6.3 非线性振动模态分析方法验证 |
| 4.6.4 一阶振动模态分析 |
| 4.6.5 讨论 |
| 4.6.6 小结 |
| 4.7 相继甩负荷工况下水力发电系统模型参数不确定性分析 |
| 4.7.1 全局敏感性分析 |
| 4.7.2 模型验证 |
| 4.7.3 相继甩负荷对管道压力的影响 |
| 4.7.4 相继甩负荷对调压室涌浪的影响 |
| 4.7.5 相继甩负荷对转速波动的影响 |
| 4.7.6 小结 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 风光水互补发电系统发电可靠性分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 可靠性分析方法 |
| 5.2.1 一阶可靠度法 |
| 5.2.2 二阶可靠度法 |
| 5.3 混合光伏/风电/水电微电网系统建模与参数不确定性分析 |
| 5.3.1 基于水力激励力的耦合系统模型 |
| 5.3.2 混合光伏/风电微电网 |
| 5.3.3 参数不确定性对水力发电系统发电可靠性的影响 |
| 5.3.4 水力发电系统参数间相互作用对并网可靠性影响 |
| 5.3.5 水力发电系统轴系模型验证 |
| 5.3.6 混合光伏/风电/水电微电网系统建模 |
| 5.3.7 混合光伏/风电/水电微电网系统三相短路故障分析 |
| 5.3.8 小结 |
| 5.3.9 微电网系统参数 |
| 5.4 风水互补发电系统发电可靠性分析 |
| 5.4.1 风水互补发电系统模型说明 |
| 5.4.2 风力发电系统风速模型场景 |
| 5.4.3 风水互补系统互补特性分析 |
| 5.4.4 风水互补系统发电可靠性评估指标 |
| 5.4.5 风水互补系统水轮发电机组发电可靠性评估 |
| 5.4.6 小结 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 水力发电系统的综合调节优势 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于时空尺度风水互补发电资源利用度与平抑性等级评估 |
| 6.2.1 基于连续小波变换的时间序列多尺度分解 |
| 6.2.2 基于连续小波变换分析的时间序列多尺度分解 |
| 6.2.3 基于最小二乘支持向量机的等级评估 |
| 6.2.4 系统资源利用度与平抑性等级评估模型 |
| 6.2.5 风水互补发电系统联合模型 |
| 6.2.6 各类风速条件下风力发电资源评估 |
| 6.2.7 小结 |
| 6.3 水力发电系统在调节风力波动方面的经济性评估 |
| 6.3.1 综合评价方法 |
| 6.3.2 风水互补特性分析 |
| 6.3.3 十四节点网络风水互补发电系统综合优势分析 |
| 6.3.4 风水互补系统综合调节效益分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文的主要贡献 |
| 7.2 工作设想 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
（5）基于双PWM变流器永磁同步发电机水电并网系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水力发电技术发展现状 |
| 1.2.2 永磁直驱水电并网系统拓扑结构 |
| 1.2.3 永磁直驱水电并网系统控制策略 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 水电并网系统数学模型及控制原理 |
| 2.1 水轮机基本原理及功率特性 |
| 2.1.1 水轮机的基本原理 |
| 2.1.2 水轮机的功率特性 |
| 2.2 PMSG数学模型及机侧变流器控制原理 |
| 2.2.1 矢量变换原理 |
| 2.2.2 三相PMSG的数学模型 |
| 2.2.3 机侧PWM变流器控制原理 |
| 2.3 网侧PWM变流器数学模型及控制原理 |
| 2.3.1 PWM变流器数学模型 |
| 2.3.2 直流母线环节数学模型 |
| 2.3.3 网侧PWM变流器控制原理 |
| 2.4 PMSG磁场定向矢量控制策略分析 |
| 2.4.1 转子磁场定向的矢量控制技术 |
| 2.4.2 常规的电流控制方式 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 水电并网系统运行控制策略研究 |
| 3.1 水轮机最大效率跟踪控制策略 |
| 3.2 机侧控制策略及原理分析 |
| 3.2.1 单位功率因素控制 |
| 3.2.2 弱磁控制 |
| 3.3 网侧控制策略及原理分析 |
| 3.3.1 电网同步化控制 |
| 3.3.2 直接功率控制 |
| 3.4 水电并网系统仿真及结果分析 |
| 3.4.1 机侧仿真结果分析 |
| 3.4.2 网侧仿真结果分析 |
| 3.4.3 弱磁控制仿真结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 水电并网系统软硬件设计及试验分析 |
| 4.1 水电并网系统硬件设计 |
| 4.1.1 恒流源测温电路 |
| 4.1.2 信号调理电路 |
| 4.1.3 硬件故障保护电路 |
| 4.2 水电并网系统软件设计 |
| 4.2.1 控制算法实现 |
| 4.2.2 上位机监测调试软件 |
| 4.2.3 在线烧写功能实现 |
| 4.3 水电并网系统试验验证 |
| 4.3.1 200kW水电试验平台简介 |
| 4.3.2 水电并网试验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A 攻读学位期间获得知识产权情况 |
| 致谢 |
（6）潮流能机组独立变桨电液系统研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 潮流能发电系统的发展概述 |
| 1.2.1 国外潮流能装备发展现状 |
| 1.2.2 国内潮流能装备发展现状 |
| 1.3 潮流能变桨技术研究现状 |
| 1.4 液压同步控制系统发展及研究现状 |
| 1.5 课题研究意义及内容 |
| 1.5.1 研究意义 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 2 水平轴潮流能发电机组变桨理论分析 |
| 2.1 潮流能机组发电基本理论 |
| 2.2 变桨控制原理及特点 |
| 2.2.1 变桨原理 |
| 2.2.2 变桨特点 |
| 2.3 变桨过程分析 |
| 2.4 变桨载荷力矩分析 |
| 2.4.1 变桨载荷分析 |
| 2.4.2 变桨力矩分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 变桨液压系统设计 |
| 3.1 潮流能发电机组变桨初步方案 |
| 3.2 变桨液压系统压力补偿设计 |
| 3.2.1 压力补偿阀的工作原理与建模 |
| 3.2.2 阀前补偿和阀后补偿对变桨性能的影响 |
| 3.2.3 补偿设计对统一变桨过程的影响 |
| 3.3 变桨液压系统方案设计 |
| 3.3.1 变桨液压系统的设计及工作原理 |
| 3.3.2 变桨液压系统选型计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 带阀前补偿的变桨比例控制系统仿真研究 |
| 4.1 阀控马达变桨位置控制系统数学建模及分析 |
| 4.2 带阀前补偿的变桨比例控制系统仿真分析 |
| 4.2.1 统一变桨系统特性的仿真分析 |
| 4.2.2 二通压力补偿阀参数变化对同步精度的影响 |
| 4.2.3 独立变桨系统特性的仿真分析 |
| 4.3 基于模糊交叉耦合控制的变桨比例控制系统的仿真分析 |
| 4.3.1 模糊交叉耦合同步控制策略的提出 |
| 4.3.2 模糊控制器的设计 |
| 4.3.3 多桨叶同步位置控制仿真结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 潮流能发电机组变桨系统实验设计 |
| 5.1 实验台液压系统组成及原理 |
| 5.2 变桨控制系统实验台硬件设计 |
| 5.2.1 变桨控制实验台功能需求分析 |
| 5.2.2 实验台硬件选型设计 |
| 5.3 基于Lab VIEW的实验台软件方案设计 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 论文总结与展望 |
| 6.1 课题总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
（7）五轴加工进给速度规划及非线性误差控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及来源 |
| 1.2 五轴数控技术的主要发展情况 |
| 1.3 国内外研究现状及问题 |
| 1.3.1 五轴数控系统速度规划研究现状 |
| 1.3.2 五轴数控加工中非线性误差研究现状 |
| 1.3.3 国内外研究所存在的问题 |
| 1.4 课题主要研究内容 |
| 1.5 论文组织结构安排 |
| 第二章 加工代码生成及插补算法实现 |
| 2.1 CAD/CAM软件概述 |
| 2.2 数控加工代码的生成 |
| 2.2.1 叶轮加工刀位文件生成 |
| 2.2.2 叶轮加工刀位文件的后置处理 |
| 2.3 数控插补原理 |
| 2.3.1 插补方法的分类 |
| 2.3.2 线性插补原理 |
| 2.4 插补算法实现 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 五轴数控加工中速度控制方法及策略 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 常用加减速控制方法 |
| 3.2.1 梯形加减速 |
| 3.2.2 三角函数加减速 |
| 3.2.3 S曲线加减速 |
| 3.2.4 三次多项式加减速 |
| 3.3 基于梯形加减速控制策略 |
| 3.3.1 梯形加减速控制算法模型 |
| 3.3.2 平动轴的运动学约束控制 |
| 3.3.3 旋转轴的运动学约束控制 |
| 3.3.4 进给速度规划控制流程 |
| 3.3.5 实际数据仿真与结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 五轴数控加工中非线性误差补偿方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 机床的结构及分类 |
| 4.3 非线性误差的机理分析与数学模型 |
| 4.3.1 非线性误差的机理分析 |
| 4.3.2 非线性误差的数学模型 |
| 4.4 非线性误差的控制策略 |
| 4.4.1 机床的运动求解 |
| 4.4.2 旋转中心位置补偿方法 |
| 4.4.3 实例仿真与结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 程序实现以及数控加工仿真 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Visual Basic程序实现 |
| 5.2.1 NC文件的打开及读取 |
| 5.2.2 算法实现程序 |
| 5.2.3 运行界面的设计 |
| 5.3 基于VERICUT叶轮数控加工仿真 |
| 5.3.1 五轴数控机床模型的建立 |
| 5.3.2 刀具刀柄模型的建立 |
| 5.3.3 构建VERICUT仿真环境 |
| 5.4 仿真结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（8）轮腿复合爬壁焊接机器人研制与动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 大型钢结构件现场自动化焊接研究现状 |
| 1.2.1 现场焊接机器人研究现状 |
| 1.2.2 现场焊接环境特点 |
| 1.3 爬壁机器人研究现状 |
| 1.3.1 爬壁机器人类型及特点 |
| 1.3.2 永磁吸附爬壁机器人 |
| 1.3.3 爬壁机器人环境适应技术 |
| 1.3.4 需解决的关键技术问题 |
| 1.4 本文主要研究内容与组织结构 |
| 第2章 轮腿复合爬壁焊接机器人机械系统设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机器人设计要求及构型研究 |
| 2.2.1 设计要求 |
| 2.2.2 构型研究 |
| 2.3 机器人本体结构设计 |
| 2.3.1 摆动轮腿机构设计 |
| 2.3.2 升降轮腿机构设计 |
| 2.3.3 柔性车架设计 |
| 2.3.4 焊接执行机构设计 |
| 2.4 机器人功能分析 |
| 2.4.1 附着能力 |
| 2.4.2 移动能力 |
| 2.4.3 非结构焊接环境的特征提取与简化 |
| 2.4.4 壁面适应能力 |
| 2.4.5 越障能力 |
| 2.4.6 壁面过渡能力 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 轮腿复合爬壁焊接机器人永磁吸附系统优化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 机器人壁面稳定附着条件分析 |
| 3.2.1 机器人质心位置分析 |
| 3.2.2 机器人越障稳定附着条件分析 |
| 3.2.3 机器人壁面过渡稳定附着条件分析 |
| 3.2.4 永磁吸附单元吸附力总体要求 |
| 3.3 永磁吸附单元磁路设计 |
| 3.3.1 永磁材料的选择 |
| 3.3.2 软磁材料的选择 |
| 3.3.3 磁路结构的选择 |
| 3.4 永磁吸附单元有限元分析及优化设计 |
| 3.4.1 永磁吸附单元结构参数优化 |
| 3.4.2 永磁吸附单元安装参数优化 |
| 3.5 内平衡弹簧机构设计 |
| 3.5.1 内平衡吸附原理 |
| 3.5.2 非线性弹簧机构设计 |
| 3.6 永磁吸附系统实验 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 轮腿复合爬壁焊接机器人运动学建模与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 运动学建模方法概述 |
| 4.2.1 Denavit-Hartenberg方法 |
| 4.2.2 Sheth-Uicker方法 |
| 4.3 焊接执行机构运动学建模 |
| 4.3.1 坐标系建立及坐标变换关系描述 |
| 4.3.2 执行机构正运动学 |
| 4.3.3 执行机构逆运动学 |
| 4.4 轮腿复合移动机构运动学建模 |
| 4.4.1 坐标系定义及坐标变换关系描述 |
| 4.4.2 齐次变换矩阵时序分析 |
| 4.4.3 移动机构正运动学 |
| 4.4.4 移动机构逆运动学 |
| 4.5 机器人整体运动学建模与分析 |
| 4.5.1 机器人整体运动学模型 |
| 4.5.2 机器人90°折线角焊缝焊接运动仿真分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 轮腿复合爬壁焊接机器人动力学建模与分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 动力学建模方法概述 |
| 5.3 机器人越障动力学建模与分析 |
| 5.3.1 越障运动学模型 |
| 5.3.2 越障动力学模型 |
| 5.3.3 仿真分析 |
| 5.4 机器人壁面过渡动力学建模与分析 |
| 5.4.1 壁面过渡运动学模型 |
| 5.4.2 壁面过渡动力学模型 |
| 5.4.3 仿真分析 |
| 5.5 机器人轮式滑动转向动力学建模与分析 |
| 5.5.1 轮式滑动转向运动学模型 |
| 5.5.2 轮式滑动转向动力学模型 |
| 5.5.3 仿真分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 轮腿复合爬壁焊接机器人控制系统设计及实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 机器人控制系统设计 |
| 6.2.1 控制系统总体设计 |
| 6.2.2 控制系统硬件结构 |
| 6.2.3 控制系统软件结构 |
| 6.3 机器人实验研究 |
| 6.3.1 机器人样机 |
| 6.3.2 壁面附着实验 |
| 6.3.3 壁面转向实验 |
| 6.3.4 壁面适应实验 |
| 6.3.5 壁面越障实验 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 论文完成的主要工作 |
| 7.2 论文的创新点 |
| 7.3 下一步的工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 轮腿复合爬壁焊接机器人运动学建模与分析 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
（9）浮式水平轴潮流能涡轮叶片设计及水动力特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 潮流能技术国内外研究现状 |
| 1.3.1 水平轴潮流能涡轮机国外研究现状 |
| 1.3.2 水平轴潮流能涡轮叶片水动力研究现状 |
| 1.3.3 水平轴潮流能涡轮叶片设计现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 水平轴涡轮叶片设计 |
| 2.1 翼型选型与性能研究 |
| 2.1.1 翼型流体性能 |
| 2.1.2 设计翼型选择 |
| 2.1.3 翼型数值模型验证 |
| 2.1.4 修改S825翼型性能分析 |
| 2.2 涡轮叶片设计基本理论 |
| 2.2.1 涡轮叶片特性参数 |
| 2.2.2 贝兹原理 |
| 2.2.3 动量理论 |
| 2.2.4 叶素理论 |
| 2.2.5 叶素动量理论 |
| 2.3 涡轮叶片设计 |
| 2.3.1 涡轮叶片设计方法 |
| 2.3.2 涡轮叶片各参数确定 |
| 2.3.3 涡轮叶片诱导因子计算 |
| 2.3.4 涡轮叶片弦长和扭角计算 |
| 2.3.5 涡轮叶片弦长和扭角修正 |
| 2.3.6 三维坐标变换 |
| 2.3.7 涡轮叶片三维模型建立 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 涡轮叶片CFD方法和验证 |
| 3.1 水平轴涡轮叶片CFD数值求解方法 |
| 3.1.1 基本控制方程 |
| 3.1.2 湍流模型选择 |
| 3.1.3 近壁面处理 |
| 3.2 涡轮叶片CFD计算模型建立 |
| 3.2.1 涡轮叶片验证模型 |
| 3.2.2 流域网格划分 |
| 3.2.3 边界条件设置 |
| 3.3 数值与试验结果对比 |
| 3.4 数值模拟现象分析 |
| 3.4.1 叶片表面压力分布 |
| 3.4.2 流场速度分布 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 理想情况下涡轮叶片性能研究 |
| 4.1 涡轮叶片的性能特性 |
| 4.2 涡轮叶片表面压力分布 |
| 4.3 涡轮叶片周围速度分布 |
| 4.4 涡轮叶片流场速度分布 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 复杂环境涡轮叶片水动力性能 |
| 5.1 偏航流下涡轮叶片水动力性能研究 |
| 5.1.1 偏航角数值模型建立 |
| 5.1.2 偏航角计算结果分析 |
| 5.1.3 偏航角叶片压力特性 |
| 5.1.4 偏航角流场特性 |
| 5.2 自由液面下涡轮叶片水动力性能 |
| 5.2.1 自由液面数学模型建立 |
| 5.2.2 自由液面叶片数值计算结果 |
| 5.2.3 自由液面叶片表面压力分布 |
| 5.2.4 自由液面叶片流场特性 |
| 5.2.5 自由液面流场分布 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）水电站蜗壳传力机制与厂房流激振动特性研究（论文提纲范文）
| 博士生自认为的论文创新点 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 主要科学问题及国内外研究现状 |
| 1.2.1 水电站厂房蜗壳接触传力 |
| 1.2.2 水电站厂房水力振源 |
| 1.2.3 水电站厂房流固耦合 |
| 1.2.4 水电站厂房蜗壳金属疲劳 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 充水保压蜗壳间隙演变机理研究 |
| 2.1 充水保压蜗壳全过程模拟方法 |
| 2.1.1 全过程模拟方法 |
| 2.1.2 算例验证 |
| 2.2 充水保压蜗壳模拟方法模型试验验证 |
| 2.2.1 模型试验 |
| 2.2.2 有限元数值模拟 |
| 2.3 有限元结果与模型试验结果对比分析 |
| 2.3.1 间隙值和接触状态 |
| 2.3.2 钢蜗壳与钢筋应力 |
| 2.3.3 机墩座环位移 |
| 2.3.4 混凝土开裂损伤 |
| 2.4 蜗壳进口边界形式对间隙的影响机制 |
| 2.4.1 保压间隙的时空分布规律 |
| 2.4.2 保压间隙对外围混凝土的影响 |
| 2.4.3 座环在水平面上的不平衡力 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 水电站厂房水力振源特性研究 |
| 3.1 基于CFD的全流道非定常湍流计算 |
| 3.1.1 控制方程和湍流模型 |
| 3.1.2 动静干涉 |
| 3.2 水力振源分布特性及规律 |
| 3.2.1 叶片频率 |
| 3.2.2 卡门涡与叶道涡 |
| 3.2.3 尾水管涡带 |
| 3.3 不同工况下水力振源流场特性 |
| 3.3.1 水轮机全流道模型及边界条件 |
| 3.3.2 蜗壳及导水机构流场分布特性 |
| 3.3.3 转轮流场分布特性 |
| 3.3.4 尾水管流场分布特性 |
| 3.4 不同工况下水力振源压力脉动特性 |
| 3.4.1 水轮机压力脉动监测点布置 |
| 3.4.2 蜗壳区压力脉动特性 |
| 3.4.3 无叶区压力脉动特性 |
| 3.4.4 尾水管压力脉动特性 |
| 3.5 轴向水推力的脉动特性探讨 |
| 3.5.1 计算方法 |
| 3.5.2 轴向水推力脉动特性分析 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 水电站厂房结构流激振动分析 |
| 4.1 流固耦合数据传递基本原理和实现方法 |
| 4.1.1 耦合数据传递基本原则 |
| 4.1.2 流固耦合数据传递方法 |
| 4.2 水电站厂房全流道-结构流固耦合模型 |
| 4.2.1 C2紧支径向基函数(C2RBF) |
| 4.2.2 计算条件 |
| 4.2.3 数据传递精度和效率的影响因素分析 |
| 4.2.4 C2紧支径向基函数紧支半径选取研究 |
| 4.2.5 水电站厂房全流道-结构流固耦合模型 |
| 4.3 水电站厂房流激振动计算条件 |
| 4.3.1 流场计算模型 |
| 4.3.2 结构场计算模型 |
| 4.3.3 计算方案 |
| 4.4 流场特性分析 |
| 4.4.1 转轮特性比较 |
| 4.4.2 脉动压力特性 |
| 4.5 结构场特性分析 |
| 4.5.1 不同转轮方案下的结构振动 |
| 4.5.2 X型转轮不同水头工况下结构振动 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 水电站厂房水力振动传导机制与蜗壳金属疲劳 |
| 5.1 基于不同传递路径下的厂房结构振动 |
| 5.1.1 计算条件 |
| 5.1.2 不同路径下的厂房结构振动 |
| 5.2 水力作用下的蜗壳金属疲劳特性 |
| 5.2.1 计算方法 |
| 5.2.2 模型与实现 |
| 5.2.3 静水压力循环荷载下的低周疲劳 |
| 5.2.4 脉动压力循环荷载下的高周疲劳 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻博期间发表的科研成果 |
| 1.主要发表论文 |
| 2.专利 |
| 3.软件着作权登记 |
| 4.主要参与的基金项目 |
| 5.主要参与的研究项目 |
| 致谢 |
四、水轮机叶片坐标变换的BASIC程序（论文参考文献）
- [1]微水头水流能水轮机的设计与水动力性能研究[D]. 张琰. 中北大学, 2021
- [2]基于全功率变流器的可变速潮汐发电系统建模与仿真[D]. 许贞贞. 西安理工大学, 2020
- [3]仿生船舶螺旋桨特性的数值模拟研究[D]. 朱文才. 大连海事大学, 2020(01)
- [4]水力发电机组系统可靠性与多能互补综合性能研究[D]. 许贝贝. 西北农林科技大学, 2020
- [5]基于双PWM变流器永磁同步发电机水电并网系统设计[D]. 胡兴洋. 湖南大学, 2020(07)
- [6]潮流能机组独立变桨电液系统研究[D]. 蔡君辉. 浙江大学, 2020(06)
- [7]五轴加工进给速度规划及非线性误差控制方法研究[D]. 睢英照. 天津工业大学, 2020(02)
- [8]轮腿复合爬壁焊接机器人研制与动力学特性研究[D]. 周依霖. 南昌大学, 2019(01)
- [9]浮式水平轴潮流能涡轮叶片设计及水动力特性研究[D]. 严城. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [10]水电站蜗壳传力机制与厂房流激振动特性研究[D]. 张智敏. 武汉大学, 2019(06)