豎軸潮流能水輪機性能分析及機群排布優(yōu)化.pdf

1、當今世界能源供求關系日趨緊張，環(huán)境污染加劇，海洋能作為一種可再生的清潔能源引起人們越來越多的關注。我國海洋能資源如潮流能等儲量豐富。作為一種新興的能量轉化裝置，豎軸潮流能水輪機可將潮流能轉換為電能，其本身具有的諸多優(yōu)點使它成為一種具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ陌l(fā)電裝置。
　　豎軸潮流能水輪機的研究方法可分為理論研究和實驗研究兩種。隨著計算機性能的不斷提高及計算流體力學理論的發(fā)展，計算流體力學(CFD)方法在現(xiàn)代研究中扮演著越來越重要的角色。C

2、FD方法早已在透平機械的性能和載荷分析方面得到廣泛應用，然而將其應用到潮流能水輪機的研究中還是近幾年的事，此外關于水輪機群的研究也鮮有文獻報道。本文基于CFD數(shù)值模擬方法，對豎軸潮流能水輪機的性能及機群進行研究。
　　首先，本論文對以往潮流能水輪機的研究成果進行了回顧和綜述，指出了該領域目前的研究狀況和發(fā)展方向，同時對CFD的基礎理論進行了闡述。然后，利用CFD方法模擬了經典實驗，將模擬得到的葉片受力曲線和實驗結果進行擬合，比較各

3、參數(shù)對計算結果的影響，提出了最優(yōu)的RANS數(shù)值模擬參數(shù)設置，并且對水輪機葉片的周期性負載變化規(guī)律進行了分析。隨后，基于目前廣泛采用二維數(shù)值模擬方法研究的現(xiàn)狀，本論文利用三維CFD方法進行模擬，發(fā)現(xiàn)三維CFD計算所得的能量利用率曲線和實驗結果吻合得比其它模型更好。通過改變水輪機的尖速比和密實度，本論文研究了這兩個因素對水輪機效率的影響，發(fā)現(xiàn)對于固定配置的水輪機，總存在最優(yōu)的尖速比和密實度使其輸出功率最大化。類似于風力發(fā)電場，大量的水輪機排