豎軸潮流水輪機(jī)水動(dòng)力性能的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值研究.pdf

1、潮流能水輪機(jī)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(jī)因其不需要額外的偏航對(duì)流機(jī)構(gòu)便可適應(yīng)來(lái)流方向的變化和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注和研究。
　　在豎軸直葉片潮流能水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)做功的過(guò)程中，葉片不斷變化的迎流攻角對(duì)其水力性能影響很大。一般來(lái)說(shuō)，采用可變攻角的控制方式能夠很大程度上提高整機(jī)性能，但隨之而來(lái)的是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制難度大和設(shè)計(jì)制造及維護(hù)成本高等問(wèn)題，所以

2、為水輪機(jī)增加預(yù)置攻角的方式成為一種比較合理的折中方案。
　　本文對(duì)豎軸三直葉片潮流能水輪機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究。該水輪機(jī)密實(shí)度為0.1146，其葉片選取的是NACA0018對(duì)稱翼型。實(shí)驗(yàn)測(cè)量了該水輪機(jī)在來(lái)流速度為1.0m/s至2.0m/s，預(yù)置攻角為-3°至+5°范圍內(nèi)的水動(dòng)力性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此流速范圍內(nèi)，該水輪機(jī)在無(wú)預(yù)置攻角工況下最高可達(dá)到28％左右的獲能效率;另外隨著葉片預(yù)置攻角的增大，水輪機(jī)的最佳獲能效率由15.3％增

3、大到了34.8％。等尺寸水輪機(jī)模型的數(shù)值模擬結(jié)果也得出了相同的結(jié)論。此外應(yīng)用數(shù)值模擬方法得出了該水輪機(jī)的最優(yōu)預(yù)置攻角為+7°，超過(guò)該值水輪機(jī)的水力性能開(kāi)始降低，因此在設(shè)計(jì)制造結(jié)構(gòu)相似的水輪機(jī)時(shí)應(yīng)考慮該預(yù)置攻角值。
　　最后本文運(yùn)用數(shù)值模擬方法研究了導(dǎo)流罩聚能裝置和比例放大水輪機(jī)性能的變化情況。計(jì)算結(jié)果表明安裝導(dǎo)流罩的水輪機(jī)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(jī)最大輸出功率約為580W，相對(duì)無(wú)導(dǎo)流罩工況提高了約38