豎直軸潮流能水輪機的能量捕獲特性研究.pdf

1、隨著社會和經濟的不斷發(fā)展，能源的需求量越來越大，傳統(tǒng)的化石能源不僅不可再生，而且對環(huán)境污染嚴重，因此新型可再生能源的開發(fā)和利用已成為能源領域的熱點。其中，海洋潮流能因其環(huán)保、經濟、分布廣等優(yōu)點成為重點關注的能源類型之一。豎直軸潮流能水輪機是海洋潮流能轉化裝置的一種類型，目前該類型水輪機由于能量轉化效率低且能量輸出具有強周期性的缺點而難以獲得廣泛的應用，因此本文以三葉片豎直軸潮流能水輪機為研究對象，針對水輪機能量輸出的波動及增設導流罩聚能

2、兩方面開展了潮流能水輪機的能量輸出穩(wěn)定性及能量捕獲效率的優(yōu)化研究，主要研究內容包含以下幾點：
　　1)通過改變葉片葉素沿葉髙方向的時序位置分布，設計構造了分布特性呈30°、45°和60°螺旋線的三種“三角型”葉片，為了獲得三種改型葉片與原直葉片的性能對比，采用計算流體動力學方法分別對它們正常運轉時的流場進行數(shù)值分析。以一個周期內的能量捕獲系數(shù) pC值為目標參數(shù)分析結果發(fā)現(xiàn)：在5種不同葉尖速比工況下，相比于直葉輪，“三角型”葉輪 p

3、C時均值有不同程度的增減，Cp波動幅度普遍有所降低?！叭切汀比~輪中，隨著葉片螺旋角度的增大， Cp時均值和標準差變小，即在犧牲少量能量輸出下提高了輸出的穩(wěn)定性。
　　2)提出了一種導流罩內壁型線的優(yōu)化設計方法，該方法以導流罩內壁型線的幾何設計參數(shù)作為優(yōu)化設計變量，以豎軸潮流水輪機能量輸出品質參數(shù)作為目標函數(shù)，然后引入多目標粒子群算法作為優(yōu)化搜索策略開展導流罩內壁型線的優(yōu)化。分析導流罩優(yōu)化前后，豎直軸潮流能水輪機能量輸出特性的數(shù)值