水平軸潮流能發(fā)電機械葉片設計及特性分析.pdf

1、能源短缺是當今全世界共同面對的難題,走可持續(xù)發(fā)展之路是全人類的必然選擇。近年來,水平軸潮流發(fā)電機械能作為一種新型可再生能源,以其蘊藏豐富,環(huán)境友好的巨大優(yōu)勢在全球得到了迅猛發(fā)展,技術越發(fā)成熟。在這種新型的利用潮流動能的發(fā)電機械中,葉輪作為發(fā)電裝置的一次能量轉換環(huán)節(jié),將潮流動能轉化為機械能,其性能好壞直接決定了機組的效率?，F(xiàn)階段,水平軸潮流能發(fā)電機械的技術大多參考風力發(fā)電機組,本文通過理論和軟件仿真從三個層次分析論證了葉輪、葉片、葉素的設

2、計方法并進行了整體優(yōu)化。本文主要工作如下:
　　 (1)論述了水平軸潮流能發(fā)電裝置研究的背景和意義;介紹了國內(nèi)外潮流能發(fā)電技術特別是葉輪裝置的發(fā)展現(xiàn)狀。
　　 (2)結合風力發(fā)電機和螺旋槳技術,分析了葉片設計的基本理論和優(yōu)化方法,探討了葉素動量理論、葛渥特法和威爾森法之間的聯(lián)系和區(qū)別;運用Matlab軟件編寫了以功率系數(shù)CP為目標的葉片優(yōu)化設計程序。
　　 (3)運用CFD軟件,對葉素二維翼型進行了研究,探討了翼

3、型在不同介質、不同外形結構下的升阻系數(shù)和壓力情況。
　　 (4)設計10W潮流能模型樣機葉片的外形結構,運用Bladed軟件進行了性能仿真,探討了葉片數(shù)、流速、轉速對功率對最大能量捕獲系數(shù)的影響,證實了設計方法的有效性。
　　 (5)結合實驗室課題,完成了60kW潮流能發(fā)電機械的葉片初步設計并進行了模態(tài)分析。
　　 經(jīng)過理論計算和數(shù)值仿真驗證,本文葉片設計方法有效可行,優(yōu)化結構達到了預期目標,為深入研究水平軸潮流