水平軸潮流能水輪機設(shè)計和性能分析.pdf

1、在所有可再生能源中，潮流能因為其獨特的優(yōu)勢已經(jīng)受到了各國研究人員的重視。相比風能，潮流能具有更大的能量密度；而潮流的天然周期性也使得開發(fā)過程更具操作性和針對性。憑借其在全球的廣泛分布，潮流能的研究是解決能源問題的重要一環(huán)。而水平軸水輪機也是潮流能轉(zhuǎn)換裝置中最為常見，也是最為有效的方式之一。
　　潮流能水輪機的工作原理和風力機近似。在風機設(shè)計中十分成熟的葉素動量理論也適用于水輪機的設(shè)計。不過由于潮流能水輪機的工作環(huán)境和風力機的相差很

2、大，水輪機會受到更大的載荷。另外，在高流速和高轉(zhuǎn)速的工況下水輪機葉尖部分有可能發(fā)生空化。因此如何設(shè)計出滿足輸出功率要求并且能適應(yīng)工作海域海況的水輪機是本文主要的關(guān)注方面。最后為提高水輪機的功率輸出，對水輪機的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，提出了雙葉片模型結(jié)構(gòu)。經(jīng)計算驗證，該模型能很好的改善水輪機的功率輸出。
　　在本文中，采用 CFD方法進行水輪機工作性能的預(yù)報。針對水輪機的工作方式，在計算域中使用滑移網(wǎng)格，建立內(nèi)部旋轉(zhuǎn)域。對于忽略重力影響的

3、工況，采用周期性邊界條件計算單個葉片的工作性能，這可以大大減少計算的網(wǎng)格數(shù)量。湍流模型對計算的精度影響很大，在選擇時需根據(jù)具體計算工況和所關(guān)心的參數(shù)來選擇湍流模型?？栈阅苡嬎悴捎肦yleigh pleasset模型，主要分析水深、來流速度和水輪機轉(zhuǎn)速對空話性能的影響。雙葉片模型的研究主要依據(jù)水動力性能進行結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計，水動力計算方法與單葉片的相同。
　　本文分析結(jié)果表明：葉素動量理論在水輪機葉片的設(shè)計中時可行的，所添加的葉尖葉