潮流能水平軸水輪機(jī)葉片優(yōu)化及水動力性能研究.pdf

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

2、輪機(jī)葉片參數(shù),提出研究內(nèi)容和技術(shù)路線;介紹了潮流能水輪機(jī)葉片設(shè)計和性能分析的基本理論,利用翼型設(shè)計和分析軟件,得到翼型特性參數(shù);根據(jù)優(yōu)化原理,計算得到葉片參數(shù),利用三維建模軟件得到葉片的三維實體。
　　運(yùn)用CFD方法,建立潮流能水輪機(jī)分析模型,對不同形式水輪機(jī)在不同工況下進(jìn)行水動力性能的模擬分析,初步總結(jié)水輪機(jī)水動力性能;結(jié)合BEM理論,建立預(yù)測水輪機(jī)能量系數(shù)和軸向力系數(shù)的數(shù)學(xué)模型,通過編程計算快速得到水輪機(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方法對導(dǎo)流罩潮流能水輪機(jī)與無導(dǎo)流罩水輪機(jī)水動力性能進(jìn)行對比分析,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,通過模型試驗,充分驗證CFD方法和BEM方法的正確性。
　　本文通過對水輪機(jī)水動力特性的研究,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)的水動力特性分析提供了參考和