輪緣式雙向潮流能水輪機(jī)設(shè)計(jì)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(yù)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(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，平穩(wěn)性好，效率高，應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展較為成熟。該水輪機(jī)主要包括三種形式：風(fēng)車式、空心貫流式和導(dǎo)流罩式。論文研究對象為導(dǎo)流罩式水平軸潮流能水輪機(jī)，即輪緣式潮流能水輪機(jī)。
　　輪緣式可逆潮流能水輪機(jī)是一種新型的軸流結(jié)構(gòu)，探索其葉片結(jié)構(gòu)和導(dǎo)流罩匹配，實(shí)現(xiàn)雙向高效運(yùn)行是論文的主要目標(biāo)，該方面的研究目前較少。論文從水輪機(jī)

2、葉片和導(dǎo)流罩設(shè)計(jì)出發(fā)，采用數(shù)值優(yōu)化和試驗(yàn)相結(jié)合的方法，分析水輪機(jī)在潮流中的水動(dòng)力性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(jī)研究近況、捕能方法和性能分析方式進(jìn)行總結(jié)，提出本文研究內(nèi)容和技術(shù)路線。
　　（2）基于風(fēng)力機(jī)相關(guān)理論，闡述了翼型理論和葉素-動(dòng)量理論，進(jìn)而提出潮流能水輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)方法：采用Wilson方法，運(yùn)用Matlab軟件編寫程序，fmincon多項(xiàng)式修正設(shè)計(jì)水輪機(jī)

3、等弦長葉片模型，選用圓形漸擴(kuò)型雙向?qū)Я髡肿鳛槌跏荚O(shè)計(jì)參數(shù)。應(yīng)用CFD和BEM方法，定常模擬水輪機(jī)水動(dòng)力性能，探討有無導(dǎo)流罩對捕能系數(shù)和壓力分布的影響。對比敞水輪機(jī)模擬與試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)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(biāo)，采用單一變量法調(diào)整導(dǎo)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(gòu)參數(shù)對葉輪水動(dòng)力性能的影響，在盡可能大的設(shè)計(jì)空間內(nèi)尋找最優(yōu)模型，對整機(jī)性能進(jìn)行優(yōu)化。
　?。?）基于Workbench，在一定