潮流能水平軸水輪機(jī)葉片優(yōu)化及水動(dòng)力性能研究.pdf

1、潮流能是一種比較豐富的海洋能源,它具有可預(yù)測(cè)、流速平穩(wěn)等特點(diǎn)。水平軸潮流能水輪機(jī)因其效率較高、轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)等原因在潮流能的開(kāi)發(fā)中廣泛應(yīng)用,許多研究機(jī)構(gòu)對(duì)水平軸水輪機(jī)進(jìn)行了研究和試驗(yàn)。但由于潮流能的開(kāi)發(fā)還處于初級(jí)階段,對(duì)潮流能水輪機(jī)的研究還不夠深入。本文從水輪機(jī)葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)出發(fā),通過(guò)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)方法、葉素-動(dòng)量理論(BEM)和試驗(yàn)的方法,研究了水輪機(jī)在潮流中的水動(dòng)力特性。
　　本文首先總結(jié)了各國(guó)潮流能水輪機(jī)研究的概況,分析水

2、輪機(jī)葉片參數(shù),提出研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線;介紹了潮流能水輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)和性能分析的基本理論,利用翼型設(shè)計(jì)和分析軟件,得到翼型特性參數(shù);根據(jù)優(yōu)化原理,計(jì)算得到葉片參數(shù),利用三維建模軟件得到葉片的三維實(shí)體。
　　運(yùn)用CFD方法,建立潮流能水輪機(jī)分析模型,對(duì)不同形式水輪機(jī)在不同工況下進(jìn)行水動(dòng)力性能的模擬分析,初步總結(jié)水輪機(jī)水動(dòng)力性能;結(jié)合BEM理論,建立預(yù)測(cè)水輪機(jī)能量系數(shù)和軸向力系數(shù)的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)編程計(jì)算快速得到水輪機(jī)特性參數(shù);在此基礎(chǔ)上,

3、為提高水輪機(jī)能量效率,研究了不同形式,不同尺寸導(dǎo)流罩水動(dòng)力性能,分析了導(dǎo)流罩幾何形狀和參數(shù)等因素的影響,優(yōu)化了導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)形式;利用CFD方法對(duì)導(dǎo)流罩潮流能水輪機(jī)與無(wú)導(dǎo)流罩水輪機(jī)水動(dòng)力性能進(jìn)行對(duì)比分析,證明增加導(dǎo)流罩可較大幅度提高水輪機(jī)能量效率;最后,通過(guò)模型試驗(yàn),充分驗(yàn)證CFD方法和BEM方法的正確性。
　　本文通過(guò)對(duì)水輪機(jī)水動(dòng)力特性的研究,初步揭示了潮流能水輪機(jī)在不同工況下的性能,為潮流能水平軸水輪機(jī)的水動(dòng)力特性分析提供了參考和