水平軸潮流能水輪機(jī)葉片的優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)性能研究.pdf

1、近十年來，我國進(jìn)入到一個(gè)城市化建設(shè)高速發(fā)展的時(shí)期，對(duì)能源的消耗程度空前加劇。我國主要的能源消耗形式是煤炭的燃燒，這種能源供給形式不僅利用率低，而且對(duì)環(huán)境造成較大污染。進(jìn)入21世紀(jì)以來，人們漸漸把目光投向了海洋，我國綿長(zhǎng)的海岸線和豐富的海洋資源為發(fā)展潮流能提供了有利條件。近年來，許多研究機(jī)構(gòu)都在研發(fā)新型高效的的潮流能發(fā)電裝置，其中葉片的優(yōu)劣直接決定了水輪機(jī)捕獲能量效率的大小。本文針對(duì)我國海水流速范圍的水輪機(jī)葉片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、水動(dòng)力學(xué)研究和

2、模型實(shí)驗(yàn)研究。
　　本文首先概括總結(jié)了國內(nèi)外潮流能發(fā)展現(xiàn)狀，確定了以提升水輪機(jī)性能為目標(biāo)設(shè)計(jì)高效率葉片這一方向進(jìn)行研究。通過大量閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，包括對(duì)葉片設(shè)計(jì)理論的分析和水輪機(jī)加工制造和檢測(cè)手段的方法，提出了科學(xué)可行的研究思路。然后按照研究思路，先使用QBlade軟件對(duì)Wilson設(shè)計(jì)方法生成的葉片模型進(jìn)行初步性能預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)在額定工況點(diǎn)鄰域水輪機(jī)功率系數(shù)Cp下降明顯。針對(duì)這一狀況，應(yīng)用遺傳算法實(shí)現(xiàn)葉片的外形參數(shù)的優(yōu)化以提高水輪

3、機(jī)的捕能效率，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的模型性能明顯提升。
　　借助專業(yè)的流體模擬軟件FLUENT，對(duì)水輪機(jī)變安裝角，變流速和變?nèi)~片數(shù)目等不同工況點(diǎn)下的性能進(jìn)行研究，給出相應(yīng)變化規(guī)律。然后針對(duì)我國海水流速低這一特點(diǎn)，篩選了一種導(dǎo)流罩對(duì)來流進(jìn)行聚能，研究發(fā)現(xiàn)安裝導(dǎo)流罩后水輪機(jī)性能提升十分顯著。
　　最后，自主設(shè)計(jì)了一套小型水輪機(jī)模型實(shí)驗(yàn)裝置，針對(duì)水輪機(jī)性能影響因素進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了葉片設(shè)計(jì)的正確性和CFD數(shù)值模擬的可預(yù)測(cè)性，