【摘要】：潮流能作為一種新的可再生能源研究熱點,具有能量密度大、噪聲小、可預(yù)測等特點,但現(xiàn)有的潮流能水輪機大多還僅能單向運行,造成了能源浪費。因此鑒于潮流能利用的實際情況,開發(fā)雙向潮流能水輪機勢在必行,其中可逆翼型則成為了問題的關(guān)鍵。本文以傳統(tǒng)的NACA翼型系列為基礎(chǔ),對比分析了不同幾何因素對翼型性能的影響,得出了性能較優(yōu)的不同彎度的兩種翼型。采用反向?qū)臃▽赡嬉硇瓦M行設(shè)計,研究了其水力特性。并采用該可逆翼型對小型雙向潮流能水輪機進行設(shè)計,以驗證可逆翼型設(shè)計方法的可行性。(1)對二維翼型繞流的數(shù)值模擬方法進行了研究,對其計算過程中的各步驟選擇方式進行了探討。以NACA4412為算例,驗證了數(shù)值模擬方法的正確性。采用該方法分別對不同幾何因素下的4組翼型進行了數(shù)值模擬,詳細對比分析了各幾何因素對翼型性能的影響。(2)選擇了性能較優(yōu)的兩款翼型。通過截取翼型頭部的不同長度的反向?qū)臃ǖ玫搅诵碌目赡嬉硇?并對其進行了潮流能水輪機設(shè)計工況下的數(shù)值模擬。計算結(jié)果表明新翼型的水力特性雖然有所降低,但由于其滿足雙向運行需求,因此實際上提升了運行效率。(3)基于Wilson設(shè)計理論,應(yīng)用Matlab優(yōu)化工具箱中的fmincon函數(shù),以最大能量利用系數(shù)為目標,考慮葉尖損失對葉片性能的影響,得到了葉片參數(shù)。運用CFX軟件模擬了其在不同流速下的功率,得到了能量利用系數(shù)隨來流速度的變化曲線,對比得出了性能較優(yōu)的葉輪模型,驗證了可逆翼型設(shè)計方法的可行性。綜上,采用反向?qū)臃ㄔO(shè)計的可逆翼型可較好地應(yīng)用于雙向潮流能水輪機,從而得到能量利用系數(shù)滿足設(shè)計要求的結(jié)果。該方法可為雙向機型的后續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P743.3

【參考文獻】

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本文編號：2575087