立軸水輪機振蕩運動及水動力系數(shù)分析.pdf

1、隨著傳統(tǒng)化石能源日益枯竭及其帶來的環(huán)境問題日益突出，潮流能作為一種清潔無污染的可再生能源，為能源結(jié)構(gòu)注入新的活力。潮流能水輪機作為潮流能轉(zhuǎn)換裝置的核心部分，而備受各國專家學(xué)者的關(guān)注。漂浮式立軸潮流能發(fā)電裝置具有載體結(jié)構(gòu)形式簡單，水輪機不受來流方向影響等特點。實際海洋環(huán)境中，在波浪的作用下，漂浮式載體的搖蕩運動會引起水輪機相對來流速度的周期性變化，從而改變水輪機的水動力特性。目前，在潮流能立軸水輪機水動力性能研究中，主要側(cè)重水輪機繞固定主

2、軸旋轉(zhuǎn)時水動力性能，涉及水輪機搖蕩運動的內(nèi)容較少，因而本文針對立軸水輪機在振蕩運動時的水動力性能展開研究，并對立軸水輪機水動力系數(shù)進(jìn)行計算分析。
　　首先，為分析漂浮式潮流能立軸水輪機在波浪作用下的水動力特性，本文建立了立軸水輪機在均勻來流中的周期性單自由度強迫振蕩運動模型，采用 CFD動網(wǎng)格模型模擬了立軸水輪機旋轉(zhuǎn)過程中的單自由度振蕩運動，分析了振蕩運動對水輪機水動力載荷及性能的影響規(guī)律；然后，在建立立軸水輪機水動力系數(shù)計算模型

3、的基礎(chǔ)上，基于CFD計算結(jié)果，通過擬合分析，計算了水輪機停機狀態(tài)下以及工作狀態(tài)下的水動力系數(shù)；最后，對三維立軸水輪機進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究了三維效應(yīng)對立軸水輪機水動力特性的影響，分析了不同展長半徑比下立軸水輪機載荷以及水動力系數(shù)的差異。
　　研究結(jié)果表明：立軸潮流能水輪機具有振蕩運動時，葉輪載荷平均值不變，瞬時載荷波動加?。惠d荷均值和波動幅值隨速比、葉片數(shù)及密實度的變化趨勢與無振蕩運動時相同，但波動幅值增加；載荷波動幅值隨振蕩頻率和