豎軸潮流水輪機水動力性能的實驗與數(shù)值研究.pdf

1、潮流能水輪機作為吸收利用潮流能發(fā)電的重要水力部件，其水力性能的好壞直接決定了整體發(fā)電系統(tǒng)效率的高低。豎軸潮流能水輪機因其不需要額外的偏航對流機構(gòu)便可適應來流方向的變化和結(jié)構(gòu)簡單等特點而受到人們越來越多的關注和研究。
　　在豎軸直葉片潮流能水輪機旋轉(zhuǎn)做功的過程中，葉片不斷變化的迎流攻角對其水力性能影響很大。一般來說，采用可變攻角的控制方式能夠很大程度上提高整機性能，但隨之而來的是結(jié)構(gòu)復雜、控制難度大和設計制造及維護成本高等問題，所以

2、為水輪機增加預置攻角的方式成為一種比較合理的折中方案。
　　本文對豎軸三直葉片潮流能水輪機進行了實驗和數(shù)值模擬研究。該水輪機密實度為0.1146，其葉片選取的是NACA0018對稱翼型。實驗測量了該水輪機在來流速度為1.0m/s至2.0m/s，預置攻角為-3°至+5°范圍內(nèi)的水動力性能。實驗結(jié)果表明此流速范圍內(nèi)，該水輪機在無預置攻角工況下最高可達到28％左右的獲能效率;另外隨著葉片預置攻角的增大，水輪機的最佳獲能效率由15.3％增

3、大到了34.8％。等尺寸水輪機模型的數(shù)值模擬結(jié)果也得出了相同的結(jié)論。此外應用數(shù)值模擬方法得出了該水輪機的最優(yōu)預置攻角為+7°，超過該值水輪機的水力性能開始降低，因此在設計制造結(jié)構(gòu)相似的水輪機時應考慮該預置攻角值。
　　最后本文運用數(shù)值模擬方法研究了導流罩聚能裝置和比例放大水輪機性能的變化情況。計算結(jié)果表明安裝導流罩的水輪機輸出功率大幅提高，其中在入口大小為2.5D的工況中水輪機最大輸出功率約為580W，相對無導流罩工況提高了約38