雙水翼聯(lián)動(dòng)捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與水動(dòng)力分析.pdf

1、為治理環(huán)境污染，近年來我國(guó)政府愈加重視對(duì)清潔可再生能源的開發(fā)與利用。潮流能作為海洋能的一種，對(duì)于我國(guó)具有巨大的開發(fā)價(jià)值。本文中研究了一種采用雙水翼聯(lián)動(dòng)振蕩方式的捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)，為未來設(shè)計(jì)和開發(fā)潮流發(fā)電裝置提供可靠的理論支持。
　　水翼的振蕩運(yùn)動(dòng)可分解為垂直方向的升沉運(yùn)動(dòng)與繞俯仰軸的俯仰運(yùn)動(dòng)。雙水翼聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)不僅可以將水翼捕獲的水能轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)的機(jī)械能，雙水翼系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)作用使發(fā)電系統(tǒng)具有良好的自維持與自啟動(dòng)性能。為了研究雙水翼聯(lián)動(dòng)

2、系統(tǒng)的性能，本文做了以下研究工作:
　　提出了雙水翼聯(lián)動(dòng)捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)，并介紹了該系統(tǒng)的基本工作原理與水翼捕能的基本概念，基于CFD技術(shù)探討了水翼水動(dòng)力性能，根據(jù)分析結(jié)果選擇翼型為NACA0018，折算頻率為0.14、俯仰角為75°作為雙水翼聯(lián)動(dòng)捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)參數(shù)。
　　基于Theodoersen理論建立了大攻角振蕩水翼水動(dòng)力性能數(shù)學(xué)計(jì)算模型，并在Simulink平臺(tái)上設(shè)計(jì)仿真模型，基于該模型預(yù)測(cè)了NACA

3、0018水翼的水動(dòng)力特性，并將結(jié)果與基于Fluent軟件的數(shù)值仿真模型預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果顯示，大攻角振蕩水翼水動(dòng)力性能數(shù)學(xué)計(jì)算模型可以獲得相近與數(shù)值仿真模型的預(yù)測(cè)結(jié)果，可用于潮流發(fā)電液壓系統(tǒng)的實(shí)時(shí)計(jì)算水動(dòng)力系數(shù)與反饋控制。
　　根據(jù)雙水翼聯(lián)動(dòng)捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)了液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，在AMESim軟件中構(gòu)建液壓系統(tǒng)模型，并通過數(shù)據(jù)接口與Simulink平臺(tái)構(gòu)建了聯(lián)合仿真模型。利用聯(lián)合模型研究了升降液壓缸內(nèi)徑對(duì)水翼捕能與液壓

4、系統(tǒng)的影響，通過施加擾動(dòng)來研究雙水翼聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的自維持性能。
　　當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)捕能功率為2kW，振蕩周期T=2s，弦長(zhǎng)與升沉運(yùn)動(dòng)幅值為0.5m，對(duì)于升降液壓缸內(nèi)徑為25mm、30mm與35mm三組模型，內(nèi)徑越小，系統(tǒng)捕能效率、傳動(dòng)效率越高。D=30mm模型可獲得28.73％捕能效率與69.83％傳動(dòng)效率;對(duì)水翼振蕩過程施加持續(xù)時(shí)間為半個(gè)周期和一個(gè)周期，幅值為最大升力的擾動(dòng)力，結(jié)果顯示在正擾動(dòng)與負(fù)擾動(dòng)下，雙水翼聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)均能在3個(gè)周期后恢