豎直軸潮流能水輪機的能量捕獲特性研究.pdf

1、隨著社會和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，能源的需求量越來越大，傳統(tǒng)的化石能源不僅不可再生，而且對環(huán)境污染嚴(yán)重，因此新型可再生能源的開發(fā)和利用已成為能源領(lǐng)域的熱點。其中，海洋潮流能因其環(huán)保、經(jīng)濟、分布廣等優(yōu)點成為重點關(guān)注的能源類型之一。豎直軸潮流能水輪機是海洋潮流能轉(zhuǎn)化裝置的一種類型，目前該類型水輪機由于能量轉(zhuǎn)化效率低且能量輸出具有強周期性的缺點而難以獲得廣泛的應(yīng)用，因此本文以三葉片豎直軸潮流能水輪機為研究對象，針對水輪機能量輸出的波動及增設(shè)導(dǎo)流罩聚能

2、兩方面開展了潮流能水輪機的能量輸出穩(wěn)定性及能量捕獲效率的優(yōu)化研究，主要研究內(nèi)容包含以下幾點：
　　1)通過改變?nèi)~片葉素沿葉髙方向的時序位置分布，設(shè)計構(gòu)造了分布特性呈30°、45°和60°螺旋線的三種“三角型”葉片，為了獲得三種改型葉片與原直葉片的性能對比，采用計算流體動力學(xué)方法分別對它們正常運轉(zhuǎn)時的流場進行數(shù)值分析。以一個周期內(nèi)的能量捕獲系數(shù) pC值為目標(biāo)參數(shù)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在5種不同葉尖速比工況下，相比于直葉輪，“三角型”葉輪 p

3、C時均值有不同程度的增減，Cp波動幅度普遍有所降低。“三角型”葉輪中，隨著葉片螺旋角度的增大， Cp時均值和標(biāo)準(zhǔn)差變小，即在犧牲少量能量輸出下提高了輸出的穩(wěn)定性。
　　2)提出了一種導(dǎo)流罩內(nèi)壁型線的優(yōu)化設(shè)計方法，該方法以導(dǎo)流罩內(nèi)壁型線的幾何設(shè)計參數(shù)作為優(yōu)化設(shè)計變量，以豎軸潮流水輪機能量輸出品質(zhì)參數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)，然后引入多目標(biāo)粒子群算法作為優(yōu)化搜索策略開展導(dǎo)流罩內(nèi)壁型線的優(yōu)化。分析導(dǎo)流罩優(yōu)化前后，豎直軸潮流能水輪機能量輸出特性的數(shù)值