混合式垂直軸潮流能水輪機(jī)水動(dòng)力性能研究.pdf

1、海洋能作為可再生能源重要部分，具有儲(chǔ)量大、對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。潮流能作為海洋能一種，能量密度高，應(yīng)用前景廣闊。與水平軸潮流能水輪機(jī)比較，垂直軸潮流能水輪機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、不受潮流流向影響等優(yōu)點(diǎn)。但垂直軸水輪機(jī)也存在一些問(wèn)題，主要有自啟動(dòng)差、低轉(zhuǎn)速時(shí)工作效率低、工作時(shí)流場(chǎng)周期性非穩(wěn)態(tài)變化等缺點(diǎn)，影響其規(guī)?；c商業(yè)化發(fā)展。因此，本文在H型水輪機(jī)的內(nèi)部增加一層S式水輪機(jī)，形成升力一阻力型混合式垂直軸水輪機(jī)，應(yīng)用CFD數(shù)值模擬方法，研究

2、這種新型混合式垂直軸水輪機(jī)的性能。
　　本文首先對(duì)S式水輪機(jī)與H型水輪機(jī)進(jìn)行建立運(yùn)動(dòng)方程與受力分析，進(jìn)行二維數(shù)值模擬，并對(duì)數(shù)值模擬的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。研究S式水輪機(jī)的重疊比與葉尖速比對(duì)S式水輪機(jī)的水動(dòng)力性能影響。研究結(jié)果表明S式水輪機(jī)適合在低葉尖速比情況下工作，并且力矩系數(shù)與葉尖速比近似成線性關(guān)系，存在一個(gè)最優(yōu)葉尖速比使S式水輪機(jī)的功率系數(shù)達(dá)到最大。帶有重疊比的S式水輪機(jī)能夠有效的減少甚至完全消除水輪機(jī)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的負(fù)力矩的情況，從

3、而改善S式水輪機(jī)水動(dòng)力性能。此外，研究葉尖速比對(duì)H型水輪機(jī)的水動(dòng)力性能影響。研究結(jié)果表明H型水輪機(jī)功率系數(shù)與葉尖速比近似關(guān)系成拋物線，存在一個(gè)最佳葉尖速比使水輪機(jī)的功率系數(shù)達(dá)到最大;與S式水輪機(jī)相比，H型水輪機(jī)適合于在較高葉尖速比的工況下工作，最佳功率系數(shù)更優(yōu)。
　　最后，本文對(duì)混合式垂直軸水輪機(jī)進(jìn)行水動(dòng)力學(xué)分析與自啟性分析，主要研究混合式垂直軸水輪機(jī)幾何參數(shù)（內(nèi)外徑比、半徑比）對(duì)水動(dòng)力性能與自啟性影響，并與H型水輪機(jī)進(jìn)行分析比較