橫軸轉(zhuǎn)子水輪機波浪能發(fā)電裝置水動力學(xué)特性研究.pdf

1、隨著人類社會不斷發(fā)展，煤炭、石油等化石燃料的消耗日益劇增，引發(fā)的能源與環(huán)境問題愈發(fā)嚴(yán)重，人類社會的發(fā)展對清潔的可再生能源的需求越來越迫切。波浪能作為蘊藏豐富、能量巨大的清潔能源越來越成為各國的研究重點。海浪波動的隨機性，臺風(fēng)、海嘯等惡劣海洋環(huán)境等因素，使得波浪能轉(zhuǎn)換裝置的科學(xué)性、生存性、經(jīng)濟性直接影響到裝置的效率和成本，也決定了裝置技術(shù)的成敗。
　　本課題所研究的橫軸轉(zhuǎn)子水輪機波浪發(fā)電裝置主要由雙擊式水輪機轉(zhuǎn)子和水體流道組成。水體

2、在波浪力的作用下在流道內(nèi)往復(fù)流動，推動水輪機單向轉(zhuǎn)動，從而對外輸出扭矩。本文采用理論分析、數(shù)值模擬和物理模型試驗等手段，研究了橫軸轉(zhuǎn)子水輪機波浪發(fā)電裝置水動力學(xué)特性。
　　首先，本文介紹波浪能轉(zhuǎn)換裝置發(fā)展概況，對各種裝置的優(yōu)缺點做簡要介紹，介紹橫軸轉(zhuǎn)子波浪發(fā)電裝置研究進(jìn)展，并在此基礎(chǔ)上提出本文的研究內(nèi)容。
　　其次，將流道中的水體類比彈簧的質(zhì)量，將彈簧模型的恢復(fù)力視為水體所受的重力，應(yīng)用流體的連續(xù)性方程建立橫軸轉(zhuǎn)子水輪機波浪

3、發(fā)電裝置水體振蕩數(shù)學(xué)模型，得出流道內(nèi)水體振蕩頻率的計算公式，提出了寬頻帶波能捕獲理論假設(shè)，分析頻率與流道出口面板傾斜角度的影響規(guī)律。
　　然后，對葉片進(jìn)行受力分析，在ICEM CFD軟件中劃分流體域和轉(zhuǎn)子域，在Fluent軟件中采用VOF方法，設(shè)置滑移網(wǎng)格并選擇湍流模型，編寫UDF，在仿真過程中輸出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與扭矩，以葉輪所受轉(zhuǎn)矩大小和葉輪轉(zhuǎn)速作為評價水平軸波浪發(fā)電裝置性能的標(biāo)準(zhǔn)。在研究過程中根據(jù)不同葉片數(shù)目、類型、直徑和不同葉輪結(jié)