刘琪,常晓敏,窦银科

• 1:太原理工大学水利科学与工程学院
• 2:太原理工大学电气与动力工程学院

摘要(Abstract)：

为了解决灌溉管道自动化监测系统的供电问题,设计了一种小型管道水力发电系统,利用管道内高速水流带动水轮机转动进行发电,并将电流存储于蓄电池中,以延长设备工作时间并减少更换电池所需的人工成本。根据传统水轮机叶片结构及管道水流的特点,设计了在管径100 mm,流速1.5 m/s,管道压力200 kPa条件下运行的叶轮结构。利用SOLIDWORKS软件建立了同结构水轮机三维模型,更改水机叶片数量与转角并导入流体仿真软件FLUENT中采用动网格模型进行仿真实验。据此,计算不同结构下的叶轮转速,后利用此转速进行水轮机稳定运行计算,并进行性能预测与内部流场分析。通过计算对比,选取6叶片,转角53°的叶轮模型作为最优模型。此时,水轮机转速可达580 r/min,输出功率35 W,水头损失0.356 m,输出效率82.5%。研究结果表明,此类小型水力发电系统水轮机可利用管道水流提供能量,输出能量可满足小型管道自动监测系统的充电需求。

关键词(KeyWords)： 小型水力发电系统;FLUENT;水轮机;性能预测

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金青年基金项目(41606220)

作者(Author): 刘琪,常晓敏,窦银科

DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2020.10.010

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