雙向潮流能水平軸水輪機(jī)翼型設(shè)計(jì)及性能分析.pdf

1、潮流能作為一種新的可再生能源研究熱點(diǎn)，具有能量密度大、噪聲小、可預(yù)測(cè)等特點(diǎn)，但現(xiàn)有的潮流能水輪機(jī)大多還僅能單向運(yùn)行，造成了能源浪費(fèi)。因此鑒于潮流能利用的實(shí)際情況，開發(fā)雙向潮流能水輪機(jī)勢(shì)在必行，其中可逆翼型則成為了問(wèn)題的關(guān)鍵。本文以傳統(tǒng)的NACA翼型系列為基礎(chǔ)，對(duì)比分析了不同幾何因素對(duì)翼型性能的影響，得出了性能較優(yōu)的不同彎度的兩種翼型。采用反向?qū)臃▽?duì)可逆翼型進(jìn)行設(shè)計(jì)，研究了其水力特性。并采用該可逆翼型對(duì)小型雙向潮流能水輪機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以驗(yàn)

2、證可逆翼型設(shè)計(jì)方法的可行性。
　?。?）對(duì)二維翼型繞流的數(shù)值模擬方法進(jìn)行了研究，對(duì)其計(jì)算過(guò)程中的各步驟選擇方式進(jìn)行了探討。以NACA4412為算例，驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法的正確性。采用該方法分別對(duì)不同幾何因素下的4組翼型進(jìn)行了數(shù)值模擬，詳細(xì)對(duì)比分析了各幾何因素對(duì)翼型性能的影響。
　?。?）選擇了性能較優(yōu)的兩款翼型。通過(guò)截取翼型頭部的不同長(zhǎng)度的反向?qū)臃ǖ玫搅诵碌目赡嬉硇停?duì)其進(jìn)行了潮流能水輪機(jī)設(shè)計(jì)工況下的數(shù)值模擬。計(jì)算結(jié)果表明

3、新翼型的水力特性雖然有所降低，但由于其滿足雙向運(yùn)行需求，因此實(shí)際上提升了運(yùn)行效率。
　?。?）基于Wilson設(shè)計(jì)理論，應(yīng)用Matlab優(yōu)化工具箱中的fmincon函數(shù)，以最大能量利用系數(shù)為目標(biāo)，考慮葉尖損失對(duì)葉片性能的影響，得到了葉片參數(shù)。運(yùn)用CFX軟件模擬了其在不同流速下的功率，得到了能量利用系數(shù)隨來(lái)流速度的變化曲線，對(duì)比得出了性能較優(yōu)的葉輪模型，驗(yàn)證了可逆翼型設(shè)計(jì)方法的可行性。
　　綜上，采用反向?qū)臃ㄔO(shè)計(jì)的可逆翼型可