研究記事ピコ水力発電用クロスフロータービンの設計と実装

本研究では、様々なノズル位置におけるクロスフロータービンの設計、実装および性能評価について取り上げた。 選択されたブレード材料は、作動中の適合性を確認するために、油圧ジェットの衝撃下での応力および変形度についてANSYSを使用して解析されました。 軸は、両方の条件で軸の非塑性変形を確実にするために、ANSYSを使用して静的および動的条件下で解析されました。 この解析の結果をランナシャフトの高調波応答解析に用いた。 ブレードとランナシャフトの両方の解析について収束試験を行った。 応答面方法論の最適(カスタム)設計ツールを用いてクロスフロータービン性能を評価するための実験を設計し、69のシミュレーション/ランが得られた。 実験計画で考慮される要因は次のとおりです: シャフト、ノズルの高さおよび迎え角からのノズルの間隔。 クロスフロータービンは、すべての機械の部品の計算された設計値を使用して構築されました。 ランナーの刃は28°外の刃の角度および90°内部の刃の角度でとりわけ置かれました。 タービンはそれぞれ6.4mおよび0.0042m3/sの水頭部そして流動度の下でテストされました。 軸力と効率はそれぞれの式を用いて評価した。 応答は、各応答のために開発されたコード化された因子における二つの因子相互作用(2F1)数学モデルを使用して、応答の最高の性能を与えるノズルの最 得られた結果,低炭素鋼材料はタービンブレーディングに適しており,誘起応力と変形が許容範囲を超えることがないため,静的条件と動的条件の両方でシャフトが安全であることが分かった。 また,これらの考慮されたノズル位置のそれぞれは,ノズルの高さと迎え角による応答に有意な影響を与え,タービンの性能に複合的な影響を与えた。 最高のタービン性能はより低い迎え角、ランナーシャフトに非常に近いノズルの間隔と上部および下の刃のプロフィールへのより大きいエネルギー impartationを実 各応答に対する開発された数学モデルはより高い相関値を有し,モデルが考慮された因子レベルでの応答を予測するのに適していることを示唆している。 それぞれ102mm、413mmおよび5°の最適なノズルの間隔、高さおよび迎え角は、得られました。 このノズルの位置で、交流発電機は35wattsおよび6Vの出力を与えました。二つの電圧変圧器が用いられたとき、200volts ACを与えました。 タービンは定められた最適のノズルの位置を使用してより大きい出力電力のための大規模で商品化することができる。

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