錨定式雙導(dǎo)管潮流能發(fā)電裝置理論研究與試驗(yàn).pdf

1、隨著化石能源的日益枯竭,儲(chǔ)量豐富的海洋可再生能源越來越成為當(dāng)今世界所關(guān)注的對(duì)象。我國也在積極支持海洋能裝置的研發(fā)與實(shí)驗(yàn)工作,各種開發(fā)利用裝置層出不窮。本論文是受“錨定式雙導(dǎo)管渦輪潮流發(fā)電系統(tǒng)研究”項(xiàng)目資助進(jìn)行,研究適合浮體搭載的導(dǎo)管渦輪潮流能發(fā)電裝置。
　　首先,本文基于計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,即CFD)軟件對(duì)單純潮流能渦輪進(jìn)行水動(dòng)力學(xué)模擬。模擬分別針對(duì)使用S814翼型設(shè)計(jì)的渦輪和使

2、用雙向BDA翼型設(shè)計(jì)的渦輪進(jìn)行了CFD分析,并同實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)。分析認(rèn)為CFX軟件能夠準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)潮流能渦輪的水動(dòng)力性能,但是當(dāng)葉片周圍產(chǎn)生大渦分離時(shí),CFD預(yù)測(cè)結(jié)果是不準(zhǔn)確的。
　　接下來,本文針對(duì)導(dǎo)管對(duì)周圍速度場(chǎng)的影響進(jìn)行了分析和討論。重點(diǎn)分析了:前置導(dǎo)管和后置導(dǎo)管的作用機(jī)理、導(dǎo)管幾何特征對(duì)導(dǎo)管內(nèi)部流速的影響以及導(dǎo)管和渦輪相互作用對(duì)導(dǎo)管內(nèi)部流場(chǎng)的影響。CFD模擬結(jié)果顯示薄壁后置導(dǎo)管對(duì)導(dǎo)管內(nèi)部流速有較好的加速效果。
　　為

3、得到最優(yōu)的導(dǎo)管幾何外形,本文使用ANSYS-Workbench和ANSYS-CFX軟件進(jìn)行導(dǎo)管幾何外形的優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化導(dǎo)管幾何外形設(shè)計(jì)使導(dǎo)管體積最小、喉部流速最高、軸向阻力最小。對(duì)優(yōu)化的導(dǎo)管使用作用盤模型預(yù)測(cè)導(dǎo)管渦輪功率系數(shù)Cp約為0.82。然后,CFD按照實(shí)驗(yàn)條件下的導(dǎo)管渦輪發(fā)電情況進(jìn)行模擬,模擬結(jié)果認(rèn)為當(dāng)導(dǎo)管渦輪葉片處于+5°扭轉(zhuǎn)角時(shí),導(dǎo)管渦輪的發(fā)電效率最大可達(dá)到65％左右。但是,在模擬中由于導(dǎo)管渦輪相互作用,導(dǎo)管渦輪尾部均產(chǎn)生大渦