767 QTZ40塔式起重機(jī)總體及臂架優(yōu)化設(shè)計(jì)（有cad圖）,767,QTZ40塔式起重機(jī)總體及臂架優(yōu)化設(shè)計(jì)（有cad圖）,qtz40,塔式起重機(jī),總體,整體,優(yōu)化,設(shè)計(jì),cad 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯 系別： 機(jī)械工程系 專(zhuān)業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 外文出處 Ocean Engineering 附 件：1、外文原文；2、外文資料翻譯譯文。 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 簽字： 年 月 日 注：請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。 海洋工程29（2002）1463－1477 通過(guò)油水界面性能數(shù)值模擬的威爾斯渦輪機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)分析 A.布里托-梅洛，L.M.C.加托，A.J.N.A.薩爾門(mén)托 機(jī)械工程系，西班牙優(yōu)秀設(shè)計(jì)員，里斯本技術(shù)大學(xué)av. Rovisco Pais，1049-001里斯本，葡萄牙 2001年5月22日收到，于2001年8月30日接受 3.結(jié)果與討論 試驗(yàn)研究不同類(lèi)型的轉(zhuǎn)子葉片，最近對(duì)這些葉片進(jìn)行了管理來(lái)提高空氣動(dòng)力學(xué)性能（Raghunathan，1995年，加托，1999年a，b）。在這些類(lèi)型當(dāng)中，我們考慮兩個(gè)渦輪葉片配置，這可能會(huì)提供一個(gè)更大范圍的流量，在這個(gè)流量范圍內(nèi)渦輪機(jī)可以完全以不錯(cuò)的效率運(yùn)行，與更多標(biāo)準(zhǔn)NACA0015無(wú)后掠葉片的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子相比：他們是向后掠NACA0015葉片（韋伯斯特和加托，1999年）。圖1所示，優(yōu)化HSIM-15-262123-1576的未波及葉片（加托和恩里克斯，1996年），如圖2所示。為了進(jìn)行比較，我們采取NACA0015無(wú)后掠葉片（加托等人，1996年）。 圖3和圖4顯示了在IST鉆機(jī)上單向流動(dòng)小規(guī)模測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（韋伯斯特和加托，1999年a，b）。結(jié)果列于圖3和圖4，高堅(jiān)固性的威爾斯渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子外半徑為R0.295米，常數(shù)翼弦C125毫米，渦輪實(shí)度0.64，上文提到的葉片配備，有或無(wú)導(dǎo)流葉片。數(shù)據(jù)顯示，在無(wú)量綱形式中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為效率與壓力降相關(guān)，和轉(zhuǎn)矩,及函數(shù)流量系數(shù)相關(guān)（是空氣密度）。無(wú)導(dǎo)流葉片的渦輪機(jī)在圖3中的結(jié)果顯示，NACA001530無(wú)后掠轉(zhuǎn)子在時(shí)具有較低的為0.583，NACA001530°向后掠轉(zhuǎn)子在時(shí)具有較低的為0.583，但沒(méi)有表現(xiàn)出無(wú)后掠轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩急劇下降。此外，在失速條件下，轉(zhuǎn)子掃略的轉(zhuǎn)矩在一個(gè)更高流量時(shí)變?yōu)樨?fù)，，而無(wú)后掠轉(zhuǎn)子在時(shí)效率變負(fù)。無(wú)后掠HSIM裝有葉片的轉(zhuǎn)子顯示出了與向后掠轉(zhuǎn)子類(lèi)似的hmax，但通過(guò)轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生的逐步失速的流量，在很寬的流速范圍內(nèi)顯出更高效率失速的發(fā)生。 【】圖1，轉(zhuǎn)子葉片掠角 【】 圖2 NACA0015和HSIM15-262123-1576部分。 圖4表示配備相應(yīng)的情節(jié)相同的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子雙列的導(dǎo)流葉片。如圖4實(shí)驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)流葉片的使用為上述任何幾何形狀增加了hmax，即從0.583到0.706，0.551到0.613和0.553到0.669。此外，我們發(fā)現(xiàn)，使用導(dǎo)流葉片縮小了流量范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)渦輪機(jī)以正扭矩運(yùn)轉(zhuǎn)。 【1469 圖（a）（b）（c）】 圖3. 無(wú)后掠和30°向后掠NACA0015和無(wú)后掠HSIM轉(zhuǎn)子葉片渦輪機(jī)，無(wú)導(dǎo)流葉片：效率的測(cè)量值（a）中，壓力降（b）和扭矩（c）針對(duì)流量系數(shù)。 【1470 圖（a）（b）（c）】 圖4. 無(wú)后掠和30°向后掠NACA0015和無(wú)后掠HSIM轉(zhuǎn)子葉片渦輪機(jī)，帶導(dǎo)流葉片：效率的測(cè)量值（a）中，壓力降（b）和扭矩（c）針對(duì)流量系數(shù)。 表1總結(jié)了六個(gè)渦輪機(jī)的性能數(shù)據(jù)，其中和分別為最小和最大的流量系數(shù)，效率名義上是。然而，和給出了這樣一個(gè)跡象，即當(dāng)中壓力和流率比例近于直線的范圍時(shí)的操作范圍。在上面的性能對(duì)比中，穩(wěn)定的整體堅(jiān)固性被假定為不同的渦輪機(jī)配置。表1中的結(jié)果顯示出，轉(zhuǎn)子葉片的幾何形狀對(duì)渦輪機(jī)的性能具有顯著的影響。特別是與在 較窄的流量范圍內(nèi)有更高的峰值效率的渦輪機(jī)相比，一些轉(zhuǎn)子的幾何形狀會(huì)給與相當(dāng)寬的流量范圍，在這個(gè)范圍中，渦輪機(jī)可以高效運(yùn)行。 圖5-7通過(guò)44個(gè)有代表性的波浪氣候的亞速爾群島網(wǎng)站的記錄給出了平均電力輸出，并考慮到各海況的發(fā)生頻率設(shè)定的數(shù)值。結(jié)果給出了渦輪機(jī)特性K為幾個(gè)值的額定功率。表2表示在哪些設(shè)計(jì)的不同類(lèi)型的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子及旁通壓力釋放閥的流量系數(shù)值。 3.1 NACA0015無(wú)后掠轉(zhuǎn)子葉片和導(dǎo)流葉片 圖5給出了研究NACA0015無(wú)后掠葉片的轉(zhuǎn)子使用導(dǎo)流葉片的數(shù)值模擬的結(jié)果。圖5還展示出了有或者無(wú)龐統(tǒng)壓力溢流閥，導(dǎo)流葉片的使用都會(huì)使平均電功率輸出有顯著的增加。圖3和圖4中繪制的NACA0015有或者無(wú)導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)子的曲線圖，分別顯示出帶導(dǎo)流葉片的渦輪機(jī)具有最大效率.無(wú)導(dǎo)流葉片的渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)矩曲線具有較寬的流量范圍，超過(guò)這個(gè)范圍渦輪機(jī)將以良好的效率運(yùn)行。數(shù)值模擬的結(jié)果揭示了有用的導(dǎo)流葉片。此外，他們顯示的是在上述條件下，渦輪機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是最大化的渦輪機(jī)的峰值效率，即使可能導(dǎo)致相對(duì)于流速曲線有一個(gè)較窄范圍的效率。此外，可以發(fā)現(xiàn)，使用導(dǎo)流葉片會(huì)導(dǎo)致渦輪機(jī)尺寸的一個(gè)小的增加，然而，這不應(yīng)該構(gòu)成重大的問(wèn)題，因?yàn)闇u輪機(jī)的成本只有整個(gè)工廠成本的一小部分。 【1471 表1】 【1472 圖（a）（b）（c）】 圖5（a）的結(jié)果還表明，不管導(dǎo)流葉片是否被承認(rèn)電功率輸出作為渦輪機(jī)的額定功率的功能的趨勢(shì)是一樣的，。圖6顯示出電功率輸出的顯著增加。被看做渦輪機(jī)額定功率增大到600KW。最大電功率輸出已實(shí)現(xiàn)，在模擬中考慮渦輪機(jī)額定功率的范圍。 【1473 圖（a）（b）】 圖6，向后掠的30°NACA0015轉(zhuǎn)子葉片渦輪機(jī)和無(wú)導(dǎo)流葉片（a）和無(wú)旁通閥（b）：作為渦輪機(jī)的特性函數(shù)K，渦輪機(jī)的額定功率為幾個(gè)值。 圖5（b）給出了使用旁路泄壓閥的情況下的數(shù)值模擬結(jié)果。在這樣的條件下，當(dāng)使用旁路泄流閥時(shí)，與相應(yīng)的情況下相比，總的轉(zhuǎn)換功率相當(dāng)小。另外，轉(zhuǎn)換后的電功率隨渦輪功率增長(zhǎng)至900kw，高于這個(gè)值時(shí)，轉(zhuǎn)換后的功率將減小，因?yàn)樾×髁繙u輪機(jī)損失和機(jī)械損失。轉(zhuǎn)換的最大電力獲得的常數(shù)k的值，類(lèi)似于使用旁路溢流閥獲得的。 【1474 圖（a）（b） 】 圖7中，HSIM轉(zhuǎn)子葉片渦和無(wú)導(dǎo)流葉片（a）以及無(wú)旁通閥（b）：作為渦的特性函數(shù)k，渦的額定功率為幾個(gè)值。 【 1474 表2】 3.2NACA0015橫掃轉(zhuǎn)子葉片，有或者無(wú)導(dǎo)流葉片 圖6給出了研究使用導(dǎo)流葉片對(duì)NACA0015 30°向后掠轉(zhuǎn)子葉片的影響的數(shù)值模擬的結(jié)果?？梢钥闯?，導(dǎo)流葉片的使用不利于沒(méi)有溢流閥的情況。這是由于與無(wú)導(dǎo)流葉片的渦輪機(jī)相比，裝有導(dǎo)流葉片的渦在停滯流動(dòng)條件下的性能最差（見(jiàn)圖3和圖4）。 如圖5和圖6比較所示，①裝有橫掃葉片轉(zhuǎn)子的渦比無(wú)后掠葉片渦的性能差，②假定該導(dǎo)流葉片和壓力釋放閥都被使用。這個(gè)結(jié)果與圖4所示的相同的渦的性能曲線相符。 當(dāng)考慮使用溢流閥且無(wú)導(dǎo)流葉片時(shí)，向后掠NACA0015葉片的轉(zhuǎn)子與無(wú)后掠NACA0015轉(zhuǎn)子相比，表明向后掠的轉(zhuǎn)子葉片比相應(yīng)的無(wú)后掠的轉(zhuǎn)子生產(chǎn)的能量少。在這些條件下，與向后掠葉片相比，無(wú)后掠轉(zhuǎn)子具有比失速之前效率更高的優(yōu)點(diǎn)。然而向后掠葉片的好處是，目前向后掠葉片沒(méi)有旁路壓力釋放閥且不使用導(dǎo)流葉片。 對(duì)于一個(gè)給定的渦的額定功率，電能的轉(zhuǎn)換作為渦特性k的一個(gè)功能，這兩種類(lèi)型的渦是相似的，既當(dāng)最高轉(zhuǎn)換達(dá)到195k119.4Pam3S時(shí)，無(wú)論是否使用旁路泄壓閥都一樣。 此外，可以看出，旁通閥的使用與向后掠葉片轉(zhuǎn)子的配合不會(huì)導(dǎo)致一個(gè)顯著增加的平均功率轉(zhuǎn)換，與所發(fā)現(xiàn)的相應(yīng)條件下無(wú)后掠葉片渦輪機(jī)相反。這是由于在較寬的流速范圍內(nèi)，向后掠葉片轉(zhuǎn)子的渦可以以良好的效益工作。 3.3 HSIM轉(zhuǎn)子葉片和無(wú)導(dǎo)流葉片 圖7的結(jié)果顯示，無(wú)后掠HSIM葉片轉(zhuǎn)子在使用旁通閥（圖7a）和不使用旁通閥時(shí)（圖7b），有或無(wú)導(dǎo)流葉片相比較，可以看出，當(dāng)無(wú)導(dǎo)流葉片的渦的旁路泄壓閥運(yùn)行時(shí)，所產(chǎn)生的電能稍高，可以看出，當(dāng)無(wú)導(dǎo)流葉片的渦的旁路泄壓閥運(yùn)行時(shí)，所產(chǎn)生的電能稍高。在渦帶導(dǎo)流葉片的條件下也可以發(fā)現(xiàn)使用旁路壓力泄壓閥可以使電功率轉(zhuǎn)換有較大幅度的提高。 當(dāng)HSIM葉片轉(zhuǎn)子與NACA0015（圖5）比較時(shí)，在無(wú)導(dǎo)流葉片和帶有旁通閥這兩種情況下，我們觀察到NACA0015裝有葉片的轉(zhuǎn)子的渦可以獲得更好的性能。這意味著與HSIM葉片轉(zhuǎn)子的下部較寬的曲線相比應(yīng)優(yōu)選高峰窄的NACA0015葉片轉(zhuǎn)子的效率曲線。 圖4表明，當(dāng)使用旁通閥時(shí)無(wú)后掠NACA0015葉片轉(zhuǎn)子比HSIM葉片轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩曲線更有利。與此相反目前如果沒(méi)有旁通閥是事實(shí)。雖然在流速范圍更寬時(shí)HSIM轉(zhuǎn)子葉片具有正的轉(zhuǎn)矩，有或者無(wú)導(dǎo)流葉片，其結(jié)果與NACA轉(zhuǎn)子葉片相比表明，如果使用壓力釋放閥，至少波氣候在亞速爾群島是不利的。 如果不考慮旁通閥，可以通過(guò)使用HSIM葉片得到稍微好一點(diǎn)的性能。我們注意到，HSIM葉片會(huì)導(dǎo)致更高的額定功率和尺寸更小的渦輪機(jī)，然而如果考慮到電動(dòng)發(fā)電機(jī)和其電力電子的成本，這可能不會(huì)是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。 4. 結(jié)論 通過(guò)波線理論來(lái)模擬電源轉(zhuǎn)換鏈的數(shù)學(xué)模型可以用來(lái)匹配多個(gè)威爾斯渦輪機(jī)油水界面波能量轉(zhuǎn)換器。主要關(guān)注的是威爾斯渦輪機(jī)的峰值效率與渦輪機(jī)可以高效運(yùn)轉(zhuǎn)的流率范圍的寬度（固有有限），尤其是考慮在油水界面工廠中結(jié)合使用一個(gè)旁路壓力釋放閥。 旁路高壓溢流閥被發(fā)現(xiàn)為在類(lèi)似的工作條件下研究的每個(gè)渦輪設(shè)計(jì)，以提供更高級(jí)別的電能生產(chǎn)。這一增長(zhǎng)對(duì)無(wú)后掠NACA0015帶有導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)子尤為重要。這個(gè)渦輪機(jī)為所有研究的渦輪機(jī)配置提供最佳的電源轉(zhuǎn)換。 無(wú)后掠NACA0015無(wú)導(dǎo)流葉片，且無(wú)旁路減壓閥的轉(zhuǎn)子表現(xiàn)最差。數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)這種情況下，最大的平均電能生產(chǎn)只有60%左右，這樣可以實(shí)現(xiàn)最好的安排，即無(wú)后掠NACA0015導(dǎo)流葉片與壓力釋放閥并行工作的轉(zhuǎn)子。 當(dāng)不考慮溢流閥時(shí)，無(wú)后掠HSIM帶或不帶導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)子提供了最佳的功率轉(zhuǎn)換。 旁通壓力釋放閥的使用已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)用來(lái)減小渦輪機(jī)的尺寸和額定功率。 當(dāng)旁通溢流閥被應(yīng)用于油水界面的控制時(shí)，渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)著眼于渦輪機(jī)的峰值效率最大化，即使這會(huì)導(dǎo)致一個(gè)較窄的效率曲線。相反，當(dāng)沒(méi)有考慮旁通閥時(shí)，計(jì)算結(jié)果表明，渦輪機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致渦輪機(jī)能夠在一個(gè)很寬的流速范圍內(nèi)以相當(dāng)不錯(cuò)的效率運(yùn)轉(zhuǎn)。 致謝 根據(jù)IDMEC和MAQETEC的合同BD/5148/95，部分財(cái)政支持的計(jì)劃PRAXIXXI，里斯本的工作報(bào)告。