一種新型漂浮式潮流能裝置水動(dòng)力研究.pdf

1、潮流能作為一種清潔無(wú)污染的海洋可再生能源，已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)關(guān)于潮流能裝置的研究已經(jīng)取得了諸多成果，但是，潮流能裝置在風(fēng)浪流惡劣海洋環(huán)境下面臨的安裝與維修難題卻一直沒(méi)有得到很好的解決。因此本文以一種新型漂浮式雙轉(zhuǎn)子潮流能裝置為研究背景，采用理論分析、模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對(duì)該裝置存在的難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行研究。這為開發(fā)高效可靠的漂浮式潮流能裝置提供了理論方法與設(shè)計(jì)技術(shù)，具有非常重要的理論與實(shí)際意義。
　　針對(duì)漂浮式潮流

2、裝置在惡劣海洋環(huán)境下安裝運(yùn)輸和維護(hù)檢修存在的困難問(wèn)題，設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝和維護(hù)檢修方便的漂浮式水平軸雙轉(zhuǎn)子潮流能裝置；在 Glauert渦流理論的基礎(chǔ)上考慮誘導(dǎo)速度的影響從而優(yōu)化得出一種工作速比較大，密實(shí)度與安裝角度相對(duì)較小的性能優(yōu)良的葉片形式；并針對(duì)三種典型工況下裝置的穩(wěn)性進(jìn)行校核。
　　在水輪機(jī)模型試驗(yàn)研究方面，建立了水平軸潮流能水輪機(jī)模型試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)研制了水平軸水輪機(jī)水動(dòng)力特性測(cè)試平臺(tái)，給出了水輪機(jī)模型性能與載

3、荷的測(cè)試方案與測(cè)試方法，進(jìn)行了多種參數(shù)變化下1kW模型實(shí)驗(yàn)研究以及10kW原型樣機(jī)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析了水輪機(jī)的水動(dòng)力特性及影響因素，對(duì)水平軸水輪機(jī)有了較為全面的認(rèn)知。試驗(yàn)研究為水平軸水輪機(jī)水動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)提供了大量有價(jià)值的信息，兩種不同尺度的水輪機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比為尺度效應(yīng)分析提供了研究基礎(chǔ)，同時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)也為數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性提供了驗(yàn)證依據(jù)。
　　在水輪機(jī)CFD數(shù)值計(jì)算方面，首先開展了水平軸水輪機(jī)三維CFD數(shù)值模擬的精度與可信度

4、研究，探討網(wǎng)格尺度、湍流模型及求解方法等對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，并通過(guò)與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了水平軸水輪機(jī)三維數(shù)值模擬方法的有效性。采用此方法計(jì)算了潮流流向?qū)θ~輪水動(dòng)力特性的影響，分析了支撐結(jié)構(gòu)與葉輪之間的干擾規(guī)律，研究了雙轉(zhuǎn)子葉輪之間的干擾特性。通過(guò)分析不同參數(shù)的影響規(guī)律，并結(jié)合 CFD方法的優(yōu)勢(shì)，揭示了葉輪流場(chǎng)與壓力分布等模型試驗(yàn)中難以測(cè)量的物理量與流動(dòng)細(xì)節(jié)。
　　在錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，提出了一種滿足極淺水大載荷特性的非線彈性錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)