輪緣式雙向潮流能水輪機設計及性能研究.pdf

1、潮流能是一種可循環(huán)利用的清潔能源，其儲量龐大、可預測，且對人類生活環(huán)境和海底生物影響較小。水平軸潮流能水輪機運行穩(wěn)定，平穩(wěn)性好，效率高，應用最為廣泛，技術發(fā)展較為成熟。該水輪機主要包括三種形式：風車式、空心貫流式和導流罩式。論文研究對象為導流罩式水平軸潮流能水輪機，即輪緣式潮流能水輪機。
　　輪緣式可逆潮流能水輪機是一種新型的軸流結(jié)構，探索其葉片結(jié)構和導流罩匹配，實現(xiàn)雙向高效運行是論文的主要目標，該方面的研究目前較少。論文從水輪機

2、葉片和導流罩設計出發(fā)，采用數(shù)值優(yōu)化和試驗相結(jié)合的方法，分析水輪機在潮流中的水動力性能和結(jié)構強度。主要工作和研究成果如下：
　?。?）結(jié)合全球能源研發(fā)形勢，對國內(nèi)外潮流能水輪機研究近況、捕能方法和性能分析方式進行總結(jié)，提出本文研究內(nèi)容和技術路線。
　?。?）基于風力機相關理論，闡述了翼型理論和葉素-動量理論，進而提出潮流能水輪機葉片設計方法：采用Wilson方法，運用Matlab軟件編寫程序，fmincon多項式修正設計水輪機

3、等弦長葉片模型，選用圓形漸擴型雙向?qū)Я髡肿鳛槌跏荚O計參數(shù)。應用CFD和BEM方法，定常模擬水輪機水動力性能，探討有無導流罩對捕能系數(shù)和壓力分布的影響。對比敞水輪機模擬與試驗結(jié)果，驗證了采用CFD定常模擬方法的可靠性。以捕能系數(shù)為優(yōu)化目標，采用單一變量法調(diào)整導流罩幾何參數(shù)，線性和定值調(diào)整葉片扭角，探討兩者結(jié)構參數(shù)對葉輪水動力性能的影響，在盡可能大的設計空間內(nèi)尋找最優(yōu)模型，對整機性能進行優(yōu)化。
　?。?）基于Workbench，在一定