-潮流能水轮机水力特性研究_刘德民

基于叶素_动量理论的潮流能水平轴水轮机水动力性能分析

第35 卷第4 期2014 年4 月太阳能学报ACTA ENEＲGIAE SOLAＲIS SINICAV o l. 35，N o． 4Apr．，2014文章编号: 0254-0096( 2014) 04-0599-06基于叶素-动量理论的潮流能水平轴水轮机水动力性能分析王树杰，陈存福，谭俊哲，袁鹏，周学志( 中国海洋大学工程学院，青岛266100)摘要: 运用简化风车理论对水轮机叶片进行设计，基于叶素-动量( BE M)理论，采用Glauert 修正，计算水轮机在不同工况下功率、转矩等水动力性能，得到不同工况下水轮机性能曲线;在风浪流水槽中进行模型试验，对叶素动量理论计算结果进行验证，为水轮机性能分析提供理论支持。

关键词: 水平轴水轮机; 叶片; 叶素-动量理论; 水槽试验中图分类号: TK73 文献标识码: A0 引言潮流能获能装置形式多样，水平轴水轮机作为其中一种，在潮流能的开发中被广泛使用。

水轮机水动力性能直接决定着机组的发电效率及运行状况，因此，选取有效便捷的性能预测方法至关重要。

现阶段研究手段主要有3种: 试验、理论分析和计算流体动力学( C FD) 模拟。

理论分析由于条件和成本低廉而得到较大发展。

Universit y of Southampton的A．S．B ahaj等［1 ～4］利用GH-T idal B laded和SEＲG- T idal软件研究了水轮机在不同桨距角下的水动力学性能。

该软件基于叶素-动量理论，通过分析叶片二维截面的性能，积分得到整机性能，并进行水槽试验，验证了软件的正确性。

浙江大学马舜等［5］和刘宏伟等［6］利用B E M 对水平轴潮流能水轮机轴向力进行计算分析，运用B laded软件进行对比分析，取得较为理想的效果。

哈尔滨工程大学利用动量定理和流管理论研究了垂直轴水轮机性能［7］。

本文在叶素-动量理论的基础上，引入叶尖和轮毂损失修正，使模型更加接近实际工况，预测不同工况下水轮机水动力性能; 并进行水轮机模型水槽试验，得到水轮机流场特性和水动力性能参数; 并对比理论与试验结果，对理论分析结果进行验证。

潮汐能发电装备的动态水力特性和水动力学模拟

潮汐能发电装备的动态水力特性和水动力学模拟潮汐能发电是一种利用潮汐能量转化为电能的可再生能源技术，其可持续性和低碳排放的特点使其备受关注。

在潮汐能发电装备的设计和优化过程中，了解动态水力特性和进行水动力学模拟是至关重要的。

动态水力特性是指潮汐能发电装备在潮汐水流中的响应和性能。

潮汐水流具有周期性和可变性的特点，因此，在装备设计和优化过程中，需要考虑装备在不同潮汐状态下的性能表现。

例如，装备的叶片设计应考虑到潮汐水流的变化，并优化叶片形状、弯曲角度和材料以提高能量转化效率。

此外，了解装备在潮汐水流中的动态响应也有助于减少装备的振动和噪音，提高其可靠性和使用寿命。

水动力学模拟是通过数值计算方法对潮汐水流进行模拟和分析的过程。

通过水动力学模拟，可以获得潮汐能发电装备所处的水流速度、压力和流动方向等参数，从而评估装备性能和效果。

使用计算流体力学（CFD）方法进行水动力学模拟可以更准确地预测装备的性能，并优化装备的设计。

例如，通过模拟水流在装备内部的流动情况，可以确定最佳的流道形状和尺寸，以最大化能量转化效率。

在进行潮汐能发电装备的动态水力特性分析和水动力学模拟时，需要考虑以下几个关键因素：1. 潮汐水流特性：潮汐水流的速度、流量和方向是装备设计和模拟的关键参数。

这些参数可能因地理位置和季节而异，因此需要准确获取地区的潮汐数据。

2. 装备几何形状：装备的几何形状对水动力学模拟结果影响显著。

因此，在进行模拟之前，需要准确建立装备的三维几何模型，并根据实际情况设置边界条件。

3. 涡流和湍流效应：潮汐水流中常常存在涡流和湍流效应，对装备的性能有一定影响。

因此，在模拟中需要考虑这些效应，并进行相应的修正和优化。

4. 材料和结构特性：装备的材料和结构特性对水动力学模拟结果有一定的影响。

例如，强度、刚度和密度等参数可以影响装备的振动和噪音性能，因此需要在模拟中考虑这些因素。

潮汐能发电装备的动态水力特性和水动力学模拟是提高装备性能和效果的关键步骤。

潮流能水轮机翼型几何参数对其水动力学特性的影响研究

第20卷第3期中国水运 Vol.20 No.3 2020年 3月 China Water Transport March 2020收稿日期：2019-10-19作者简介：尹锐（1991-），男，昆明理工大学津桥学院讲师。

基金项目：云南省教育厅科学研究基金项目（2018JS750）；云南省高等学校本科教育教学改革项目（JG2018262）。

潮流能水轮机翼型几何参数对其水动力学特性的影响研究尹锐（昆明理工大学津桥学院，云南昆明 650106）摘要：为探索潮流能水轮机翼型几何参数对其水动力学特性的影响规律，以NACA 系列翼型为研究对象，选择最大相对弯度及其所在位置、最大相对厚度及其所在位置四个主要因素，通过L 9（34）正交表得到9个试验组合。

利用Fluent 对不同几何参数下的翼型进行建模，以最大升阻比为评价指标，进行正交试验。

通过极差分析，得到翼型最大升阻比各影响因素的主次顺序，最终得出NACA7408-40%为最优的参数组合。

为潮流能水轮机翼型的设计提供参考。

关键词：潮流能水轮机翼型；水动力学特性；正交试验；数值模拟中图分类号：TV136 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2020）03-0111-02引言海流能泛指水流所蕴含的能量，储量丰富，开发潜力巨大[1]，能转化为其他形式的能量，且相对比较稳定[2]。

海流能的种类有潮汐能和潮流能，潮汐电站成本高且破坏生态[3]，而潮流发电无需筑坝，受到广泛关注[4]。

翼型的几何参数对其水动力学特性起决定作用，很多学者开展了各种研究。

Goundar [5]等通过数值模拟和试验的方法对比了HF-Sx、Fx63137及NACA63815翼型的升阻特性；Bahaj [6]等对海流能叶片翼型进行了相关试验；袁鹏[7]等研究了不同几何参数对NACA4412翼型水动力学性能的影响规律。

上述研究增进了人们对潮流能水轮机叶片翼型的认识，但翼型几何参数对其水动力学特性影响的主次顺序尚不清楚，本文对不同几何参数下的NACA 四位数系列翼型进行数值模拟，通过正交试验得到翼型最大升阻比各影响因素的主次顺序以及最优组合。

混流式水轮机的水动力特性研究与优化

混流式水轮机的水动力特性研究与优化混流式水轮机是一种常见的水力发电设备，广泛应用于水电站和水力发电厂。

其独特的结构和设计使得其在转速范围内具有较高的效率和可靠性，同时适应范围广，适合多种水源条件。

本文将对混流式水轮机的水动力特性进行研究，并提出优化措施，以改善其性能和效率。

混流式水轮机的水动力特性主要包括流体的流动和叶轮的工作。

在设计和优化过程中，需要重点关注以下几个方面：进口流场的分析、叶轮叶型的设计、流经叶轮过程中的流体力学特性、叶轮和排水管系统的匹配等。

首先，进口流场的分析是研究混流式水轮机水动力特性的基础。

通过对进口流场的特性进行分析，可以确定流体的初始状态和速度分布。

这将有助于进一步分析叶轮叶型的设计和流体力学特性的研究。

其次，叶轮叶型的设计是优化混流式水轮机性能的关键。

叶型的设计直接影响到流体在叶轮中的流动情况和叶轮工作效果。

通过合理优化叶轮的叶型设计，可以提高水轮机的功率输出和效率。

一种常用的方法是利用数值模拟和实验数据，通过多次优化，找到最佳的叶型参数和结构。

另外，在研究混流式水轮机的水动力特性时，需要对流经叶轮的流体力学特性进行研究。

这包括叶轮的受力情况、流动分离和阻力损失等。

通过数值模拟和实验测试，可以获得叶轮转速和功率输出之间的关系，进而优化叶轮的设计。

最后，混流式水轮机的排水管系统也需要与叶轮匹配，以确保流体流动的顺畅和能量的最大化利用。

排水管系统的设计应考虑流量、压力和速度等因素，并与叶轮叶型的设计相协调。

优化排水管系统的结构可以进一步提高混流式水轮机的效率和性能。

对于混流式水轮机的优化，除了上述水动力特性的研究外，还可以考虑其他方面的改进措施。

例如，引入可变叶型技术和流量调节装置，以适应不同工况下的能力需求。

同时，采用新型材料和制造工艺，减小叶轮的质量和惯性，提高响应速度和工作稳定性。

总之，混流式水轮机的水动力特性研究与优化是提高水轮机性能和效率的关键。

通过对进口流场的分析、叶轮叶型的设计、流体力学特性的研究以及排水管系统的优化，可以进一步改善水轮机的性能和效率。

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1世界潮流能发展状况简介近年，全世界对电力的需求不断增加。

2008年，世界电力需求16819TWh ，据估算，到2035年，世界电力需求将达到32922TWh ，因此全球能源紧张的局面不容乐观。

目前，使用清洁、可再生能源已经成为全球共识，在全球新增电力供给中，可再生能源几乎占据了半壁江山。

另一方面，随着全球工业化进程不断加快，陆地资源已经开发殆尽，工业化开始向海洋寻找出路，海洋工业文明时代正在来临。

世界和平组织在其“能源革命”研究报告2011中，预测海洋能在未来10年可以达到年均70%的增长率。

海洋能具有可预测性好、靠近负荷中心、环境友好、发电成本低于海上风电等特点，具备较大开发价值。

以潮流能为例，世界潮流能可开发量在80,000MW 以上，中国则是世界上潮流能资源丰富的地区之一，潮流能储量达到13948.5MW,见下表。

海洋能资源储量[1]能源储量（TWh/年）温差能44000波浪能29500潮汐能7800盐差能1650世界海洋能总储量82950世界海洋能商业化开发还处于起步阶段，目前已经安装的联网型海洋能以潮汐坝为主，其他海洋能转换设备尙处于研发或者样机阶段，市场正在逐渐兴起。

欧洲、美国、加拿大都发布了海洋能发展路线图，以整合资源，推动海洋能产业发展，其中，以英国为代表的欧洲走在了这个领域的世界前列[2-3]。

1.1欧洲欧洲正在积极推动海洋能发展，根据各国对海洋能发展规划的不完全统计，2020年，仅欧洲主要国家的海洋能装机容量就将达到4000MW 以上，潮流能占主要份额。

英国是欧洲海洋能发展最好的地区，出台了多项政策和专项基金鼓励海洋能发展。

根据英国能源研究中心出台的海洋能发展路线图，英国海洋能发展可以分为4个阶段，在2020年左右，海洋能将进入大规模建设期，2050年安装容量将达到10GW 。

1.2美国2010年以来，美国出台了多项政策鼓励海洋能开发，并成立专门基金，预计在未来3年内投入3700万美元进行项目资助。

矩形潮流水轮机水动力性能研究

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６ — ７０４３．２０１２１２０８７
网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１３９０．Ｕ．２０１３０９１７．２３４．００１３．ｈｔｍｌ中图分类号：ＴＫ７３０文献标志码：Ａ文章编号：１００６ — ７４３０（２０１３）１０．１２２１－０５
的水动力特性，分析各参数对水轮机性能的影响．总结了水轮机密实度、安装摆角和速比对水轮机水动力特性的影响规律，并给出了矩形水轮机的优选设计参数的建议范围．研究工作可以为矩形潮流能发电站的工程设计提供参考．关键词：潮流能；矩形水轮机；水动力性能；动量定理
ｄｅｆｅｎｓｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｋｉｎｄｏｆｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｔｉｄｅｃｕｒｒｅｎｔｔｕｒｂｉｎｅ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｈｅＳＤＭＴｍｅｔｈ —
（ＤｅｅｐｗａｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）

线性波作用下水平轴潮流能水轮机水动力性能的数值模拟

线性波作用下水平轴潮流能水轮机水动力性能的数值模拟黎江;王树杰;司先才;袁鹏【摘要】文章以20 kW水平轴潮流能水轮机为例,分别选取正常工况和极限工况下的波浪参数,运用计算流体动力学软件Fluent对线性波作用下的水平轴潮流能水轮机的水动力性能进行了数值模拟.数值模拟结果表明:水平轴潮流能水轮机在波浪作用下会受到交变的海洋环境载荷的作用,在该环境载荷的作用下,水轮机的各项水动力性能参数发生周期性变化;正常工况下,水轮机水动力性能参数的波动幅度为3%左右,波浪对水轮机的影响不大;极限工况下,水轮机水动力性能参数的波动幅度为35%左右,波浪对水轮机的影响很大.波浪对水轮机的影响不容小觑,对此,工程上应尽量避开波浪影响区或采取适当的措施提高水平轴潮流能水轮机叶片和支撑结构的疲劳强度,以减小波浪对水平轴潮流能水轮机性能的影响和破坏.%Taking the 20 kW horizontal axis turbine driven by tidal current energy as research object, choosing the wave parameters under regular condition and limited condition, using the software of computational fluid dynamics (CFD) to simulate hydrodynamic performance of the horizontal axis tidal current energy turbine under the effect of linear wave. The numerical simulation results show that the tidal horizontal turbine suffered alternating marine environmental loads and all sorts of turbine's hydraulic performances fluctuate periodically. The turbine's hydrodynamic performances fluctuate 3% periodically under regular condition; The turbine's hydrodynamic performance fluctuates 35%, influenced by wave seriously under limited condition. So appropriate measures should be taken to improve the fatigue strength of the blade and structural support of horizontal axis tidalcurrent energy turbine or avoiding the region effected by wave seriously to reduce destruction caused by wave.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2017(035)011【总页数】7页(P1732-1738)【关键词】潮流能水轮机;波浪;数值模拟;正常工况;极限工况【作者】黎江;王树杰;司先才;袁鹏【作者单位】中国海洋大学工程学院, 山东青岛 266100;中国海洋大学工程学院, 山东青岛 266100;中国海洋大学工程学院, 山东青岛 266100;中国海洋大学工程学院, 山东青岛 266100【正文语种】中文【中图分类】TK6;P743.2水平轴潮流能水轮机是一种利用潮流能来获取能量的旋转机械，当水流冲击水轮机时，叶片的升力效应推动水轮机绕轴线转动做功，带动发电机发电，将潮流能转化为电能[1]。

潮流能发电平台的水动力特性的参数影响研究

潮流能发电平台的水动力特性的参数影响研究朱海峰;巫绪涛;曹猛猛【摘要】文章采用水动力分析软件AQWA对潮流能发电平台进行了研究,对平台有限元模型进行了简化,通过对比水动力参数的变化,确定了简化模型的可靠性;基于简化模型分别计算了发电平台在0°浪向作用时,不同水深及不同重心高度下的一阶波浪力、附加质量、辐射阻尼等水动力参数.结果表明:水深显著影响一阶波浪力的峰值大小,对附加质量和辐射阻尼影响较小;水深越浅,海底对波浪的反射作用越明显,平台受波浪冲击越大;重心高度的变化主要影响平台横摇和纵摇2个方向上的水动力参数,对其他方向影响很小.%The hydrodynamic characteristics of tidal power platform are studied by using the hydrody-namic calculation software AQWA .The finite element model of the platform issimplified ,and the re-liability of the simplified model is determined by comparing the changes of the hydrodynamic parame-ters .Based on the simplified model ,the first-order wave force ,radiation damping and added mass in different water depth or height of gravity center are calculated when the wave direction angle is 0 de-gree .The results show that the water depth significantly affects the peak value of first-order waveforce ,which has little effect on the added mass and radiationdamping .The more shallow the water depth ,the more obvious the reflection of the seafloor to the waves ,the greater the impact of the waves on the platform .The height of gravity center mainly influences the hydrodynamic characteris-tics of the platform in the direction of roll and pitch ,and has little effect on other directions .【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(041)006【总页数】5页(P817-821)【关键词】潮流能发电平台;水动力特性;AQWA软件;一阶波浪力;附加质量;辐射阻尼【作者】朱海峰;巫绪涛;曹猛猛【作者单位】合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】TV139.260 引言随着世界经济的发展、全球人口的剧增,人类对能源的需求量持续增大。

潮流能水轮机水力特性研究

源研究中心出台的海洋能发展路线图，英国海洋能发展可以分为４个阶段，在２０２０年左右，海洋能将
来临。世界和平组织在其 “ 能源革命”研究报告
２０１１中，预测海洋能在未来１０年可以达到年均７０％的增长率。海洋能具有可预测性好、靠近负荷中心、环境友好、发电成本低于海上风电等特点，具备较大开发价值。以潮流能为例，世界潮流能可开发量在
８０，０００ＭＷ以上，中国则是世界上潮流能资源丰富
的地区之一，潮流能储量达到１３９４８．５ＭＷ，见下表。
进入大规模建设期，２０５０年安装容量将达到
１０ＧＷ。
１．２美国
海洋能资源储量“
可再生能源联合会（０ＲＥＣ）发布了美国海洋能发
波浪能
潮汐能
盐差能
２９பைடு நூலகம்５００
７８００
１６５０
展路线图２０３０，提出美国海洋能２０３０年发展愿景：（１）海洋能产业商业化，供应链基本完备；（２）在环境、经济、社会友好的基础上，实现至少１５ＧＷ的
种通用翼型，因此它的流动特性被许多研究者关注。本文介绍了基于ＮＡＣＡ００１５翼型设计的
一
种适应潮流能流动特点的贯流式机型，并对该型水轮机的流动特性、出力特性、空化特性和

国内外相变储能材料技术现状及应用情况研究综述

0　引言能源是社会发展的重要物质基础，是经济的主要驱动力之一[1]。

不可再生资源的不断枯竭和全球变暖的不断升级，迫使趋势转向使用可持续能源[2，3]。

因此，进行可再生能源开发势在必行。

研究充放效率高的储热、储电系统是推动可再生能源普及应用的必经环节[4，5]。

据统计，目前全球18%以上的能源消耗来自可再生能源[6]。

长远看来，可再生能源由于其可持续性、环境友好性而比传统化石能源更具应用前景[7]。

然而，可再生能源也面临亟待解决的问题，特别是以风光为主的间歇性能源，其自然脉动性与人类社会活动的24小时能源供应需求相违背，需配置储能手段来平抑能源供给侧与需求侧的波动[8]。

在热能制取与利用领域，通过将热能储存（Thermal Energy Storage，TES）应用于高效和清洁的能源系统，可以最大限度地减少对二次能源/化石燃料的依赖，从而提高可再生能源热能的可靠性[12，13]。

此外，TES系统可以储存多余的能源，并通过在电力需求高峰期间交付来弥补供需缺口[14，15]。

国内外能源技术领域正在努力从可再生能源中获得更稳定、更高效、全天候的能源供给[16]。

1　热能储存TES通过Web of Science对TES相变材料进行了全面的文献调查，在过去的30年里，共统计出4300多篇关于材料、组件、系统、应用、发展等基础科学/化学的研究论文。

如图1（a）所示，近10多年来，TES材料的研究非常活跃。

此外，TES 材料也获得了市场认可，一些组织对相关技术申请了专利保护［见图1（b）］，从文献和专利增长情况来看，储热行业发展增速较为迅猛[17-18]。

用于潜热储热（LHTES）的材料称为相变材料（Phase Change Materials，PCM）[19]，在相变过程中具有恒定温度进行吸收和释放热量的能力[20]。

PCM的分类和相关应用情况如图2所示，组成成分多样，可以是有机、无机或共晶混合物。

通过将PCM配置进TES系统，可有效地利用其相变过程进行热量储存与馈出，通过控制系统的运行参数可以满足热负荷。

新型潮流能发电装置的水动力学特性模拟

新型潮流能发电装置的水动力学特性模拟
刘汇;丁成林;石玲;邵友林;王世明
【期刊名称】《可再生能源》
【年(卷),期】2023(41)3
【摘要】为深入分析水平轴潮流能发电装置的水动力性能,文章建立了叶轮和导流罩模型,使用计算流体力学理论(CFD)和流体仿真软件FLUENT对水轮机叶轮与导流罩周围的流场分布进行模拟分析,并对3种叶片数和6种导流罩张角下的水轮机进行数值模拟,模拟结果表明:当叶片数为4,导流罩张角为25°时,水轮机输出功率与获能效率均达到了较为理想的效果。

研究结果可为今后新型水平轴潮流能发电装置的结构设计与优化提供参考和依据。

【总页数】7页(P420-426)
【作者】刘汇;丁成林;石玲;邵友林;王世明
【作者单位】上海海洋大学工程学院;上海师范大学天华学院
【正文语种】中文
【中图分类】TK7
【相关文献】
1.一种双水翼耦合振荡式捕获潮流能发电系统的水动力学特性研究
2.悬浮轮辋式潮流能发电装置的导流罩水动力学性能仿真研究
3.涡流发生器对潮流能水轮机翼型水动力学特性影响的数值模拟
4.潮流能发电装置支撑结构对水轮机水动力学性能影响研究
5.台风-浪-流耦合作用下新型浮式风能-波浪能联合发电装置水动力特性
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基于CFD数值模拟对水轮机尾水管泄水槽涌动现象的改造

基于CFD数值模拟对水轮机尾水管泄水槽涌动现象的改造刘德民;刘小兵;付远兴;陈朋
【期刊名称】《水科学与工程技术》
【年(卷),期】2007(000)002
【摘要】对广安高桥电站原型混流式水轮机尾水管及底部泄水槽进行了三维非定常湍流数值计算,得到了泄水槽的非定常流场,对内部的涌动现象进行了流场模拟.通过CFD数值模拟分析看出,原电站的尾水管泄水槽涌动现象严重,影响了该电站的出力和效率的提高,并提出了改进方案.
【总页数】4页(P34-37)
【作者】刘德民;刘小兵;付远兴;陈朋
【作者单位】西华大学,能源与环境学院,成都,610039;西华大学,能源与环境学院,成都,610039;西华大学,能源与环境学院,成都,610039;葛洲坝水电集团,湖北宜
昌,443000
【正文语种】中文
【中图分类】TV734.1;TK730.314
【相关文献】
1.基于ANSYS模拟混流式水轮机尾水管改造的研究 [J], 汪艳芳;孙维太
2.水轮机尾水管及泄水槽内湍流的数值模拟 [J], 刘德民;刘小兵;付远兴
3.基于CFD的混流卧式水轮机尾水管改造 [J], 敏政;岳巧萍;梁昌平;张友亮
4.基于熵产理论的水轮机尾水管涡带研究 [J], 卢金玲;王李科;廖伟丽;赵亚萍;吉庆
峰
5.三峡水轮机尾水管涡带的CFD数值模拟 [J], 张双全;符建平;段开林;万鹏
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水力发电站水轮机水力特性分析及优化

水力发电站水轮机水力特性分析及优化水力发电站是一种绿色、清洁的能源，是我国主要的可再生能源之一。

水力发电站的核心设备是水轮机，水轮机的水力特性对于水力发电站的发电效率、耗能、寿命等方面都有着重要的影响。

因此，水力特性的分析与优化是提高水力发电站效益的必要措施之一。

一、水轮机的水力特性水力特性是指水轮机在运行过程中，受到不同水头、不同流量时的性能和特性表现。

水力特性主要表现为转速、效率、扬程和流量之间的关系。

在水头和流量固定的情况下，转速和效率是水轮机水力特性分析中最重要的参数。

转速：水轮机转速是水力发电站输出电能的重要参数，是水轮机的运行稳定性和效率的关键指标。

水轮机转速的变化会影响水电机组的发电效率和正常运行，因此必须根据水轮机的水力特性进行优化。

效率：水轮机的效率是指在给定水头和流量下，水力发电站发电电能与水轮机理论输入的能量之比。

水轮机效率的提高是水力特性优化的目标之一。

扬程：水轮机扬程是指水轮机输入水的平均降落高度。

水轮机的扬程与水轮机的水轮叶片和导向叶片的设计和装配有关，是水力特性的重要参数。

流量：水轮机的流量是指水轮机运行时通过水轮机的水量，是水力发电站水力特性的主要参数之一。

二、水力特性分析水力特性分析是利用试验或模拟技术，研究水轮机在给定水头和流量下的转速、效率、扬程和流量之间的关系，以及对水力发电站性能的影响。

试验法：试验法是通过安装传感器和监测仪器，对水轮机在水头和流量不同条件下的运行进行测试和分析。

试验法的优点是直接、准确，可以得到较为真实的水力特性数据。

但是试验过程繁琐、时间长、成本也较高。

模拟法：模拟法是利用计算机模拟水轮机的运行，对水轮机在不同水头和流量情况下的性能进行分析。

模拟法的优点是时间短、成本低、可以进行多种运行条件下的模拟。

但是模拟结果和真实性能有一定误差，需要与试验结果相结合以验证分析结果的准确性。

三、水力特性优化水力特性优化是水力发电站提高效率和发电量的重要手段之一。

潮流水轮机的研究进展

潮流水轮机的研究进展潮流水轮机是一种利用潮汐运动转化为电能的新型水力发电设备。

它以一种高效的方式利用了潮汐运动，这使得它比其他水力发电设备更为具有优势。

因此，潮流水轮机的研究和发展备受关注。

本文将介绍潮流水轮机的研究进展。

1. 潮流水轮机技术介绍潮流水轮机是利用潮汐运动产生的水流动能，通过水轮转动，驱动发电机发电。

该技术的优点在于，无需建设高坝水库，因此占地面积小，对生态环境的影响较小。

同时，潮流水轮机具有自暴动、自启动、自稳定等特点，对于海水潮汐、潮汐能量的开发具有极大的前景。

2. 潮流水轮机实验研究从技术实践来看，目前关于潮流水轮机的研究主要集中在实验研究领域。

大量实验和试验研究表明，潮流水轮机在海洋洋流资源的利用方面有着非常广泛的应用前景。

2.1 斯特拉思克莫尔实验斯特拉思克莫尔实验是全球范围内最早开展的潮流水轮机实验，于1984年在加拿大开展。

该实验中利用直径为1.5米的三叶式水轮机，研究不同转速下的转矩和功率特性。

实验表明，该水轮机在潮汐流速大于0.8m/s时可以为低电压电池充电。

2.2 英国Orkney实验Orkney实验是一个长期实验，由自然能源研究所牵头，吸引了来自多个行业的合作伙伴和项目投资者。

实验研究中，研究人员首次在海上安装了三架能量转换系统，包括水轮机和水下涡轮机等。

实验表明，在高速潮汐条件下，潮流水轮机装置可以输出约100KW的电能。

此外，实验还测试了不同类型的潮流水轮机的运行情况，并进行了深入的能量输出分析。

3. 潮流水轮机项目案例近年来，多个潮流水轮机项目在全球范围内陆续开展。

下面介绍几个项目案例。

3.1 劳斯托克海洋电站劳斯托克海洋电站位于英国康沃尔郡的海岸线上，是全球最大的潮汐能发电站之一。

该电站利用人工建造的条形水道，潮汐水通过水轮机，驱动42台涡轮机，每小时发电能力达到240兆瓦。

3.2 威尔士斯旺西海洋电站威尔士斯旺西海洋电站采用了与劳斯托克相似的设计，并因其海洋发电的独特组合而获得了“千禧年工程”的名号。

抽水蓄能电站水泵水轮机组选型思考

摘要：水泵水轮机选型对机组设计尤为重要，尤其是在电站建设前期，机组还没有生产制造。但是电站的一些参数必须确定下来，如转速、额定水头、机组容量等，这些参数的选择对机组性能的影响很大。本文从水力设计的角度出发，对比转速的确定、额定水头的选择、水头变幅、吸出高度和压力脉动的水平高低进行分析，希望对机组选型和电站建设有一定的帮助。关键词：水泵水轮机；选型；比转速；额定水头；水头变幅；吸出高度；压力脉动
图 2 比转速的选择
在同样的条件下，比转速适当选择大一点对水力设计比较有利，可以作出性能更优异的机组。但是需要同时兼顾发电机的性能，因此比转速的高低以适中为原则，兼顾先进性和稳定性。
3 额定水头的确定
通常来说，对于日调节抽水蓄能电站，额定水头通常按算术平均水头选择，对于周或月调节抽水蓄能电站，可选择高于平均水头的某个水头。根据最大水头 Hmax 与最小水头 Hmin 之比及最大水头 Hmax 与额定水头 Hr 之比的统计经验，在 400~700 m 水头段，Hmax/Hmin 比值变化范围约在 1.10~1.20 之间， Hmax/Hr 比值多在 1.03~1.11 之间。这些统计规律具有一定的参考意义。
水轮机工况比转速计算公式为：
图 1 比速系数的选择
比速系数和设计水头的关系如公式（3）所示：
收稿日期：2018-06-06 作者简介：刘德民（1982-），男，博士，高级工程师，从事水轮机水力开发工作。
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水电站机电技术
第 42 卷
KKt t ==（(-−0.00.000221）1)×∗ H
2 r
下面通过一个例子看一下额定水头的选择对机组性能的影响。某一电站，初定额定水头为 545 m，如果该额定水头提高 10 m，定为 555 m。会看到机组的整个运行范围更接近最优效率点。也就是说机组的运行范围更接近高效运行区。这样带来的好处就是，在同一水力模型的基础上，水轮机工况加权平均效率提高，压力脉动得到改善，特别是最低水头所在的压力脉动得到很大的改善，对于水轮机 S 形曲线的安全余量也得到了改善。同时，水泵工况的驼峰、压力脉动和空化性能也不会受到影响。

水泵水轮机S特性区能量损失及流动特性研究

２０２４年３月水利学报ＳＨＵＩＬＩＸＵＥＢＡＯ第５５卷　第３期文章编号：０５５９－９３５０（２０２４）０３－０３４４－１２收稿日期：２０２３－１０－２６；网络首发日期：２０２４－０３－２１网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２４０３１９．１５４８．００６．ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金项目（５２３０９１１８，５２０７９１０８，５２２０６０５４）；陕西省自然科学基金项目（２０２３－ＪＣ－ＱＮ－０４４６，２０２１ＪＭ－３２８）；陕西省博士后基金项目（２０２３ＢＳＨＥＤＺＺ２５６，２０２３ＢＳＨＥＤＺＺ２５７）；陕西省教育厅自然专项（２３ＪＫ０５６６）作者简介：王李科（１９９１－），讲师，主要从事流体机械内部流动理论分析研究。

Ｅ－ｍａｉｌ：ａｌｉｋｅｗａｎｇ＠１６３．ｃｏｍ水泵水轮机Ｓ特性区能量损失及流动特性研究王李科１，姚　亮２，冯建军１，２，朱国俊１，２，卢金玲１，２，阮　辉３（１．西安理工大学省部共建西北旱区生态水利工程国家重点实验室，陕西西安　７１００４８；２．西安理工大学水利水电学院，陕西西安　７１００４８；３．西安航空学院液压技术研究院，陕西西安　７１００７７）摘要：为了调节电网的稳定性，抽水蓄能电站需要频繁启停和变换工况运行，导致水泵水轮机容易进入Ｓ特性区，机组振动增加，并网失败。

本文以模型水泵水轮机为研究对象，采用熵产理论详细分析了Ｓ特性区不同工况下的能量损失规律，明确了熵产率分布与内部流动结构的关系。

结果表明：Ｓ特性区内近飞逸工况总熵产最大，约为设计工况的５．１倍，脉动熵产占据的比例接近８０％，随着流量的减小，转轮熵产占比逐渐降低，活动导叶和尾水管的熵产占比增加。

小流量工况转轮进口靠近下环位置首先出现了明显的漩涡，导致了活动导叶出口和转轮进口的高熵产区，随着流量进一步减小，漩涡逐渐向上冠转移，并且切向速度增大，在转轮进口形成挡水环，阻碍水流进入转轮，在无叶区内出现了环状分布的高熵产区。

大型水轮发电机试验中的流体动力学特性研究

大型水轮发电机试验中的流体动力学特性研究随着能源需求的增长，水力发电作为一种可再生能源的重要形式，受到了越来越多的关注。

而大型水轮发电机作为水力发电的核心设备，在实际运行中的流体动力学特性研究显得尤为重要。

本文将对大型水轮发电机试验中的流体动力学特性进行研究和分析。

1. 水轮发电机的工作原理大型水轮发电机是将水的流动能量转化为机械能，再进一步转化为电能的装置。

其工作原理主要可以分为水轮机和发电机两个部分。

水轮机通过水流的推动，带动转子转动，将水流动能转换为机械能；随后，机械能会通过转子与定子之间的磁场相互作用，最终转化为电能输出。

2. 大型水轮发电机试验的目的和意义大型水轮发电机试验旨在模拟实际的水轮发电机运行环境，分析其在不同工况下的流体动力学特性。

通过试验，可以研究水轮发电机内部的流体流动规律、叶轮叶型的设计优化、水轮机的效率和性能等方面的问题。

试验结果对提升水轮发电机的运行效率和稳定性具有重要的指导意义。

3. 大型水轮发电机试验的测试方法为了研究大型水轮发电机试验中的流体动力学特性，我们需要选择合适的测试方法。

目前常用的方法包括流场可视化实验、数值模拟和试验台架实验等。

a. 流场可视化实验：通过使用染料、激光等工具，观察水轮发电机内部的流场分布情况，可以直观地了解水的流动规律和叶轮的受力状况。

b. 数值模拟：利用计算流体力学（CFD）方法，建立数值模型对水轮发电机的流动进行模拟和分析。

这种方法可以得到详细的流场参数和叶轮叶型设计等信息。

c. 试验台架实验：在实际试验台架上建立水轮发电机模型，对其进行各种工况下的试验。

通过测量各种参数，如流速、水头、效率等，得到具体的试验数据和特性曲线。

4. 大型水轮发电机试验中的流体动力学特性研究内容在大型水轮发电机试验中，对其流体动力学特性的研究内容包括但不限于以下几个方面：a. 流速分布：通过实验和模拟方法，研究水轮发电机内部的流速分布情况，了解流速在叶轮叶型不同部位的变化规律，从而优化叶轮叶型设计。

矿产

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

矿产