水平軸潮流能發(fā)電水輪機尾流場效應及其影響規(guī)律研究.pdf

1、潮流能作為一種新型清潔可再生能源，越來越受到廣泛的關注。近年來，世界各國大量的科研組織和機構投入到這方面的研究中，從理論研究到單機組模型試驗，再到單機組實尺發(fā)電裝置海試，潮流能的利用經(jīng)過多年的發(fā)展已初見成效，未來面臨的是在實際海域大規(guī)模潮流能發(fā)電場的建立。這其中最關鍵的發(fā)電裝置的排布問題，對于多機組的優(yōu)化布局，首先涉及到的是尾流場分布恢復情況的研究。本文運用理論分析、數(shù)值模擬和模型試驗相結合的方法，對單機組尾流場分布的影響因素進行分析研

2、究。
　　本文從理論研究出發(fā)，對潮流能水輪機尾流場的研究現(xiàn)狀進行總結，介紹水輪機排布對尾流場的影響、近尾流場湍流分布的研究和遠尾流場恢復中影響規(guī)律，基于此，找到適合本課題的研究內容和研究方法。
　　其次，介紹了水輪機設計中的葉素理論、動量理論、葉素動量理論和尾流效應等理論知識。在此基礎上，運用CFD軟件模擬不同流速下水平軸潮流能水輪的尾流場速度分布規(guī)律和機組受力，總結其影響規(guī)律。同時，針對尾流場影響規(guī)律中的尺度效應進行數(shù)值模

3、擬，對不同尺度的水輪機尾流場恢復情況進行分析，給出定性結論。另外，對用于數(shù)值模擬的兩種不同的轉子模型（水輪機模型和多孔圓盤模型）進行研究，對轉子受力和尾流場分布兩個方面進行對比研究，對多孔圓盤代替水輪機進行數(shù)值模擬的可行性進行分析。
　　最后，針對“流速對單機組水平軸水輪機的尾流場分布的影響規(guī)律研究”，設計了模型試驗方案（包括水輪機的結構、發(fā)電裝置的安裝以及采集系統(tǒng)的標定和調試）。并加工并制作試驗水輪機和吊裝裝置，給出了預期實驗結