一種豎軸潮流水輪機(jī)附加質(zhì)量和阻尼的測定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種豎軸潮流水輪機(jī)附加質(zhì)量和阻尼的測定方法，其特征在于：步驟1：建立豎軸潮流水輪機(jī)二維切片計(jì)算模型并劃分網(wǎng)格；步驟2：將劃分網(wǎng)格的計(jì)算模型導(dǎo)入ANSYS?CFX求解器，設(shè)置參數(shù)，求解水輪機(jī)切片的受力；步驟3：將水輪機(jī)切片受力做關(guān)于旋轉(zhuǎn)頻率和波浪頻率的傅里葉變換，利用最小二乘法做受力的公式擬合，確定擬合公式中各項(xiàng)系數(shù)；步驟4：利用步驟3中獲得的擬合公式中的各項(xiàng)系數(shù)，確定豎軸潮流水輪機(jī)切片的附加質(zhì)量和阻尼，進(jìn)而通過積分確定豎軸潮流水輪機(jī)的附加質(zhì)量和阻尼。
【專利說明】一種豎軸潮流水輪機(jī)附加質(zhì)量和阻尼的測定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種豎軸潮流水輪機(jī)附加質(zhì)量和阻尼的測定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]豎軸潮流水輪機(jī)的附加質(zhì)量和阻尼對(duì)基于豎軸水輪機(jī)的潮流發(fā)電裝置的水動(dòng)力性能具有重要影響，是開展該類發(fā)電裝置水動(dòng)力性能研究必不可少的參數(shù)，同時(shí)也是開展基于豎軸潮流水輪機(jī)發(fā)電裝置系泊系統(tǒng)、載體等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。以往進(jìn)行水動(dòng)力分析或設(shè)計(jì)時(shí)都采用大致估算或全實(shí)驗(yàn)的確定方法。但是，采用估算方法所確定的附加質(zhì)量和阻尼往往誤差極大，而采用全實(shí)驗(yàn)的方法實(shí)驗(yàn)工況多、周期長、費(fèi)用大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種豎軸潮流水輪機(jī)附加質(zhì)量和阻尼的測定方法，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確、快捷地確定豎軸潮流水輪機(jī)的附加質(zhì)量和阻尼。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案:
[0005]一種豎軸潮流水輪機(jī)附加質(zhì)量和阻尼的測定方法，其特征在于:
[0006]步驟1:建立豎軸潮流水輪機(jī)二維切片計(jì)算模型并劃分網(wǎng)格；
[0007]步驟2:將劃分網(wǎng)格的計(jì)算模型導(dǎo)入ANSYS CFX求解器，設(shè)置參數(shù)，求解水輪機(jī)切片的受:力；
[0008]步驟3:將水輪機(jī)切片受力做關(guān)于旋轉(zhuǎn)頻率和波浪頻率的傅里葉變換，利用最小二乘法做受力的公式擬合，確定擬合公式中各項(xiàng)系數(shù)；
[0009]步驟4:利用步驟3中獲得的擬合公式中的各項(xiàng)系數(shù)，確定豎軸潮流水輪機(jī)切片的附加質(zhì)量和阻尼，進(jìn)而通過積分確定豎軸潮流水輪機(jī)的附加質(zhì)量和阻尼。
[0010]步驟I中，具體通過如下步驟實(shí)現(xiàn)，
[0011]步驟1.1:利用ANSYS ICEM軟件建立豎軸潮流水輪機(jī)二維切片計(jì)算模型；所說的計(jì)算模型包括兩套，一套為縱蕩振蕩模型，一套為橫蕩振蕩模型，每套振蕩模型都包括靜止計(jì)算域、振蕩計(jì)算域和旋轉(zhuǎn)計(jì)算域；
[0012]步驟1.2:分別對(duì)縱蕩振蕩模型和橫蕩振蕩模型中的靜止計(jì)算域、振蕩計(jì)算域和旋轉(zhuǎn)計(jì)算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分；
[0013]步驟1.3:將劃分網(wǎng)格后的計(jì)算模型保存成ANSYS CFX求解器類型的計(jì)算文件。
[0014]縱蕩振蕩模型和橫蕩振蕩模型中旋轉(zhuǎn)計(jì)算域置于振蕩計(jì)算域中，旋轉(zhuǎn)計(jì)算域和振蕩計(jì)算域一起置于靜止域中；縱蕩振蕩模型中的旋轉(zhuǎn)計(jì)算域和振蕩計(jì)算域一起沿與來流方向平行的水平軌跡在縱蕩振蕩模型的靜止域中振蕩，橫蕩振蕩模型中旋轉(zhuǎn)計(jì)算域和振蕩計(jì)算域一起沿與來流方向垂直的垂直軌跡在橫蕩振蕩模型的靜止計(jì)算域中振蕩。
[0015]步驟2中，具體通過如下步驟實(shí)現(xiàn)，
[0016]步驟2.1:將劃分網(wǎng)格的計(jì)算模型導(dǎo)入ANSYS CFX求解器；
[0017]步驟2.2:設(shè)置來流流速、初始條件、邊界條件、水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、水輪機(jī)速比參數(shù)；
[0018]步驟2.3:設(shè)置振蕩模型的振幅和振蕩頻率；振幅Cltl由模型試驗(yàn)獲得，振蕩頻率為波浪頻率《w;
[0019]步驟1.4:計(jì)算水輪機(jī)切片的X和y向受力。
[0020]步驟3中，所說的擬合公式為，
【權(quán)利要求】
1.一種豎軸潮流水輪機(jī)附加質(zhì)量和阻尼的測定方法，其特征在于: 步驟1:建立豎軸潮流水輪機(jī)二維切片計(jì)算模型并劃分網(wǎng)格； 步驟2:將劃分網(wǎng)格的計(jì)算模型導(dǎo)入ANSYS CFX求解器，設(shè)置參數(shù)，求解水輪機(jī)切片的受力； 步驟3:將水輪機(jī)切片受力做關(guān)于旋轉(zhuǎn)頻率和波浪頻率的傅里葉變換，利用最小二乘法做受力的公式擬合，確定擬合公式中各項(xiàng)系數(shù)； 步驟4:利用步驟3中獲得的擬合公式中的各項(xiàng)系數(shù)，確定豎軸潮流水輪機(jī)切片的附加質(zhì)量和阻尼，進(jìn)而通過積分確定豎軸潮流水輪機(jī)的附加質(zhì)量和阻尼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的豎軸潮流水輪機(jī)附加質(zhì)量和阻尼的測定方法，其特征在于 步驟I中，具體通過如下步驟實(shí)現(xiàn)， 步驟1.1:利用ANSYS ICEM軟件建立豎軸潮流水輪機(jī)二維切片計(jì)算模型；所說的計(jì)算模型包括兩套，一套為縱蕩振蕩模型，一套為橫蕩振蕩模型，每套振蕩模型都包括靜止計(jì)算域、振蕩計(jì)算域和旋轉(zhuǎn)計(jì)算域； 步驟1.2:分別對(duì)縱蕩振蕩模型和橫蕩振蕩模型中的靜止計(jì)算域、振蕩計(jì)算域和旋轉(zhuǎn)計(jì)算域進(jìn)行網(wǎng)格劃分； 步驟1.3:將劃分網(wǎng)格后的計(jì)算模型保存成ANSYS CFX求解器類型的計(jì)算文件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的豎軸潮流水輪機(jī)附加質(zhì)量和阻尼的測定方法，其特征在于: 縱蕩振蕩模型和橫蕩振蕩模型中旋轉(zhuǎn)計(jì)算域置于振蕩計(jì)算域中，旋轉(zhuǎn)計(jì)算域和振蕩計(jì)算域一起置于靜止域中；縱蕩振蕩模型中的旋轉(zhuǎn)計(jì)算域和振蕩計(jì)算域一起沿與來流方向平行的水平軌跡在縱蕩振蕩模型的靜止域中振蕩，橫蕩振蕩模型中旋轉(zhuǎn)計(jì)算域和振蕩計(jì)算域一起沿與來流方向垂直的垂直軌跡在橫蕩振蕩模型的靜止計(jì)算域中振蕩。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的豎軸潮流水輪機(jī)附加質(zhì)量和阻尼的測定方法，其特征在于:步驟2中，具體通過如下步驟實(shí)現(xiàn)， 步驟2.1:將劃分網(wǎng)格的計(jì)算模型導(dǎo)入ANSYS CFX求解器； 步驟2.2:設(shè)置來流流速、初始條件、邊界條件、水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、水輪機(jī)速比參數(shù)；步驟2.3:設(shè)置振蕩模型的振幅和振蕩頻率；振幅Cltl由模型試驗(yàn)獲得，振蕩頻率為波浪頻率ων ； 步驟2.4:計(jì)算水輪機(jī)切片的X和y向受力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的豎軸潮流水輪機(jī)附加質(zhì)量和阻尼的測定方法，其特征在于:步驟3中，所說的擬合公式為，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的豎軸潮流水輪機(jī)附加質(zhì)量和阻尼的測定方法，其特征在于:步驟4中，豎軸潮流水輪機(jī)切片振蕩運(yùn)動(dòng)的附加質(zhì)量和阻尼分別通過如下公式獲得，
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的豎軸潮流水輪機(jī)附加質(zhì)量和阻尼的測定方法，其 特征在于:步驟4中，豎軸潮流水輪機(jī)縱蕩、橫蕩附加質(zhì)量和阻尼通過如下 公式獲得，
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的豎軸潮流水輪機(jī)附加質(zhì)量和阻尼的測定方法，其特征在于: 步驟4中，根據(jù)二維橫蕩附加質(zhì)量和阻尼、二維縱蕩附加質(zhì)量和阻尼，通過如下公式獲得豎軸潮流水輪機(jī)的橫搖附加質(zhì)量和阻尼、縱搖附加質(zhì)量和阻尼，
【文檔編號(hào)】G01M15/00GK103940613SQ201410148097
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月12日
【發(fā)明者】馬慶位, 張之陽, 馬勇, 盛其虎, 張學(xué)偉, 張亮, 姜?jiǎng)? 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)