1、对水轮机发电机组纵横向布设优化方案的研究发现，水平轴水轮机横向间距约验结果吻合。金连根等提出流体域固体域在相同节点处双向流固耦合都大于单向流固耦合计算值。本文以双转子悬浮式水平轴水轮机的叶轮为研究对象，基于单双向流固耦合方法，对水平轴潮流能水轮机的叶轮实施维数值模拟，以研究水轮机周围流场的非定常流动，得出在种不同工况下水轮机叶轮的应变特征各监测点的水压力脉动特性和频域振动特性。悬浮式潮流能水轮机运行时其叶轮上的压力脉动较为复杂，叶片主要受水流的激振力作用，非稳态的水流冲击力是激振力的主要来源，叶片在其作用下会发生潮流能水轮机叶轮压力脉动特性的研究水能机械论文率集中在相应工况的叶频附近，且水轮机叶片背面的压力脉动比正面的波动程度要剧烈。关键。

2、叶片最大变形量分别为叶片总长为，叶片长度的为，即最大允许变形量为，对比后发现水轮机叶片满足叶片设计的变形要求。潮流能水轮机叶轮压力脉动特性的研究水能机械论文。如图所示分别在叶片的尖端中点，在整个叶片的处，在处，潮流能水轮机叶轮压力脉动特性的研究水能机械论文内出现次较为明显的波动，因所选监测点只在其中单叶片，所以每次波动的峰值不尽相同，脉动主频与叶频相同，均为。图叶轮最大应力处动应力脉动时域变化曲线工况表表分别为基于单双向流固耦合计算的叶轮应变量与应力大小的对比表。分别为单双向流固耦合条件下的叶轮应变量，分别为单双向流固耦合条件下的叶轮应力值。水轮机叶轮在结构强度要求范围内，随着水流速度的不断增加，叶轮叶片的应变量不断加大，但增幅开始降低与。

3、随着水流速度的增加，叶轮叶片的应变量增幅与有效应力增幅逐渐降低水轮机的压力脉动幅值由叶尖到叶根基本呈递减趋势水轮机压力脉动的主频率集中在相应工况的叶频附近，且水轮机叶片背面的压力脉动比正面的波动程度要剧烈。关键词压力脉动水能机械水轮机波动程度流固耦合潮流能水轮机转轮叶片是水轮机运行时抗倾覆能力，还可与导流罩起为水轮机提供浮力，两结构提供的浮力可以使水轮机悬浮于水中。经模型试验与数值仿真发现，该水轮机设计方案在静水到设计最大流速，以至更高流速范围内均可以工作姿态悬浮于水中，由于其特殊的空心导流罩和上下水翼结构，可保证其在各种流速下均不发生倾覆，并可随海流方向自适应调整姿态根钢质锚系缆绳分别系于上下水翼支架的前缘，另端系于固定在海底的万向接头。

4、算方法，叶片最大应力值分别为，在点处的压力脉动系数最大值相对于其他点偏小，其原因主要有以下点点选在叶片的边缘，此处提取压力数值时可能会产生误差叶片边缘的变形较大，使点周围的流场变得十分复杂，湍流脱流回流次流等复杂流动都可能出现，这些现象与叶轮之间的相互作用都会影响叶片尖端的压力脉动叶轮在转动过程中由于底部叶片对水流的阻挡，会使作用在叶片上的部分水流流向中的垂直分量转化为切向分量，从而影响位于叶片尖端点的压力脉动。水轮机叶轮的压力脉动频域分析采用快速傅里叶变由仿真计算结果可知种工况下，叶片最大应变处都在叶尖部位，这是因为叶片尖端的弦长和厚度都为整个叶片的最小值，其在激振力作用下极易产生变形。以工况为例，如图所示，采用单双向流固耦合计算方法，。

5、者最大应力点的位臵与大小基本相同，应力与位移分场的压力脉动是影响水轮机运行稳定性的关键因素之。基于单双向流固耦合方法和滑移网格技术，对水平轴潮流能水轮机叶轮实施了维数值模拟。通过分析水轮机周围流场的非定常流动，得到了种不同工况下叶轮的应变特征各监测点的水压力脉动和频域振动特性。计算结果显示双向流固耦合计算得到的最大变形量与最大应力值均较单向流固耦合时略大，随着水流速度的增加，叶轮叶片的应变量增幅与有效应力增幅逐渐降低水轮机的压力脉动幅值由叶尖到叶根基本呈递减趋势水轮机压力脉动的主频的非定常流动，得到了种不同工况下叶轮的应变特征各监测点的水压力脉动和频域振动特性。计算结果显示双向流固耦合计算得到的最大变形量与最大应力值均较单向流固耦合时略大。

6、词压力脉动水能机械水轮机波动程度流固耦合潮流能水轮机转轮叶片是水轮机运行时的关键部件，叶片长时间受水流冲击，将引发结构的水弹性振动，可能会出现不同程度的裂纹破坏。大量研究表明，激振力引发的结构共振所产生的动载荷作用是导致叶片裂纹的主要原因之，。到目前为止，理论计算对于复杂水轮机周围的流场流动与水轮机自身的结构研究方面还不完善，只有实验研究与数值计算两种研究方式比较理浮式水平轴潮流能水轮机的单叶轮作为研究对象，流体为黏性不可压缩流体，流体域被划分为两部分，外部流体计算域的长宽高分别为为叶轮直径，内部旋转流体域是直径为，长为的圆柱体区域。如图所示，网格划分时，外部流体域划分为结构网格，内部旋转流体域划分为非结构网格，并对叶轮近壁面区域进行网格。

7、同时，流速增加，作用在叶轮上的有效应力不另端系于固定在海底的万向接头等对水轮机发电机组纵横向布设优化方案的研究发现，水平轴水轮机横向间距约为时比间距更小的机组更具有优势。经本文作者前期的数值仿真研究发现，由于每个叶轮采用独立的导流罩设计方案，相邻叶轮之间的尾流干扰会更小。实际模型加工时为了保证足够的结构强度安全余量，两导流罩中心轴的间距采用，叶轮直径。潮流能水轮机叶轮压力脉动特性的研究水能机械论文。图工况时叶轮的变形图应力结果分析基于不同流固耦合方法计算时叶片叶叶轮上的压力脉动较为复杂，叶片主要受水流的激振力作用，非稳态的水流冲击力是激振力的主要来源，叶片在其作用下会发生振动，当振动的频率与叶片的固有频率相近时，会产生结构共振，诱发叶片裂。

8、影响水轮机运行稳定性的关键因素之。基于单双向流固耦合方法和滑移网格技术，对水平轴潮流能水轮机叶轮实施了维数值模拟。通过分析水轮机周围流场动，当振动的频率与叶片的固有频率相近时，会产生结构共振，诱发叶片裂纹破坏，影响水轮机的正常工作。水轮机模型的建立本文相关的数值仿真工作是基于本文作者提出的种悬浮式水平轴潮流能水轮机，其结构分为个部分水轮机锚泊系统与浮体，。如图所示，该水轮机是双转子水平轴水轮机结构，两转子旋转方向不同，叶片数为，采用翼型，叶片采用结构钢，同时此材料与初期实验模型所选材料相同上下有大小两平衡翼结构，与导流罩样也采用中空薄壁结构，这样不仅可以增强水轮机的流固耦合问题主要指水轮机在水下运转时，其整体结构特别是叶轮部分会持续受到水。

9、破坏，影响水轮机的正常工作。水轮机模型的建立本文相关的数值仿真工作是基于本文作者提出的种悬浮式水平轴潮流能水轮机，其结构分为个部分水轮机锚泊系统与浮体，。如图所示，该水轮机是双转子水平轴水轮机结构，两转子旋转方向不同，叶片数为，采用翼型，叶片采用结构钢，同数值计算利用和相结合的方式对水轮机进行流固耦合研究，是分析水轮机压力脉动的有效方法。潮流能水轮机的流固耦合问题主要指水轮机在水下运转时，其整体结构特别是叶轮部分会持续受到水流冲击作用，激振力导致水轮机结构产生变形，变形严重时会产生结构破坏，同时旋转的叶轮带动其周围流体运动，导致周围流体质量分布的改变，也会影响水轮机的正常工作。肖若富等对水轮机转轮研究后发现，基于单双向流固耦合方法分析下，。

10、不同程度的裂纹破坏。大量研究表明，激振力引发的结构共振所产生的动载荷作用是导致叶片裂纹的主要原因之，。到目前为止，理论计算对于复杂水轮机周围的流场流动与水轮机自身的结构研究方面还不完善，只有实验研究与数值计算两种研究方式比较理想。该水轮机材料为结构钢，弹性模量为，泊松比为，中对于实体的默认单元类型是节点面体结构单元。网格建立与边界条件的设定选取悬为时比间距更小的机组更具有优势。经本文作者前期的数值仿真研究发现，由于每个叶轮采用独立的导流罩设计方案，相邻叶轮之间的尾流干扰会更小。实际模型加工时为了保证足够的结构强度安全余量，两导流罩中心轴的间距采用，叶轮直径。潮流能水轮机叶轮压力脉动特性的研究水能机械论文。摘要潮流能水轮机周围流场的压力脉动。

11、冲击作用，激振力导致水轮机结构产生变形，变形严重时会产生结构破坏，同时旋转的叶轮带动其周围流体运动，导致周围流体质量分布的改变，也会影响水轮机的正常工作。肖若富等对水轮机转轮研究后发现，基于单双向流固耦合方法分析下，两者最大应力点的位臵与大小基本相同，应力与位移分布趋势大致相同。张立翔等利用双向流固耦合方法在非定常流中对混流式水轮机叶片进行仿真计算，发现叶片的流激振动与实潮流能水轮机叶轮压力脉动特性的研究水能机械论文低于钢的屈服强度，属塑性材料，取安全系数为，叶片的最大应力值也远小于叶片材料的许用应力，故叶片结构强度满足设计要求。图工况时叶轮的应力云图图为根据工况下叶轮最大应力处的动应力变化情况绘制的动应力脉动时域图，取样时间为，旋转周期。

12、密，设臵边界层，采用分层拉伸处理方法，对远离叶轮的流体区域的尺寸适当放宽，以减少网格数量。网格数的增加会使求解的误差逐渐缩小，直到误差消失。摘要潮流能水轮机周围流表表分别为基于单双向流固耦合计算的叶轮应变量与应力大小的对比表。分别为单双向流固耦合条件下的叶轮应变量，分别为单双向流固耦合条件下的叶轮应力值。水轮机叶轮在结构强度要求范围内，随着水流速度的不断增加，叶轮叶片的应变量不断加大，但增幅开始降低与此同时，流速增加，作用在叶轮上的有效应力不断增大，但其增幅与应变量样也开始降低。数值计算利用和相结合的方式对水轮机进行流固耦合研究，是分析水轮机压力脉动的有效方法。潮流能水轮机的关键部件，叶片长时间受水流冲击，将引发结构的水弹性振动，可能会出。

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