【摘要】：水平軸海流機(jī)是海流能發(fā)電機(jī)械的一種重要形式,目前還處于初期的研究階段。本文首先采用線渦流函數(shù)面元法預(yù)測(cè)了海流機(jī)翼剖面的水動(dòng)力特性,并結(jié)合葉素動(dòng)量法對(duì)海流機(jī)水動(dòng)力進(jìn)行了校核；然后采用三維粘性流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法預(yù)測(cè)了海流機(jī)單轉(zhuǎn)子、串列布置雙轉(zhuǎn)子的水動(dòng)力性能；研究了海底邊界層速度分布、波浪對(duì)海流機(jī)水動(dòng)力性能的影響；最后分析了海流機(jī)的空化性能。 對(duì)計(jì)算結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)：線渦流函數(shù)面元法可以有效預(yù)測(cè)海流機(jī)翼剖面的水動(dòng)力特性,結(jié)合葉素動(dòng)量法可以對(duì)海流機(jī)性能進(jìn)行初步的校核；對(duì)單轉(zhuǎn)子海流機(jī)性能的預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn),LES模型和SA模型都能夠較好地預(yù)測(cè)海流機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的水動(dòng)力性能；對(duì)于本文中所研究的串列布置的雙轉(zhuǎn)子海流機(jī),間距對(duì)水動(dòng)力特性的影響較大,而初始相位角對(duì)水動(dòng)力特性的影響較小,要保證串列布置的雙轉(zhuǎn)子海流機(jī)的輸出性能,其間距需達(dá)到30倍的葉輪直徑以上；海底邊界層會(huì)引起海流機(jī)水動(dòng)力特性周期性的變化,其頻率特性與轉(zhuǎn)動(dòng)頻率一致；波浪也會(huì)引起海流機(jī)周水動(dòng)力特性期性的變化,其頻率主要受波浪頻率的影響,同時(shí)也受到轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的影響；數(shù)值預(yù)測(cè)的海流機(jī)的初生空化數(shù)為0.84與實(shí)驗(yàn)初生空化數(shù)接近,而且空泡的形態(tài)也與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。 本文所發(fā)現(xiàn)的有關(guān)海流機(jī)水動(dòng)力特性的規(guī)律,為海流機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行提供了新思路；采用三維粘性流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法來(lái)預(yù)測(cè)海流機(jī)的性能,為海流機(jī)發(fā)電的進(jìn)一步研究提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：P743.1
【圖文】：

海上風(fēng)能發(fā)電其作用原理是風(fēng)力機(jī)在海上風(fēng)場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)捕獲海上空氣的流體動(dòng)能。由于海洋上沒(méi)有障礙物的阻擋，很容易形成較大的氣流，并且海洋環(huán)境開(kāi)闊，可以進(jìn)行大規(guī)模的海上風(fēng)力發(fā)電。海洋上風(fēng)力發(fā)電的形式如圖1.1所示，目前國(guó)內(nèi)外的風(fēng)力發(fā)電發(fā)展很快，而且從陸地走向了海洋，現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電做的最好的屬于丹麥，我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)很多都是跟國(guó)外合作。波浪能發(fā)電的原理是將海洋波浪的動(dòng)能通過(guò)特定的波動(dòng)裝置捕獲。波浪能在海洋總體能量中所占的比例較大，由于海水的波浪運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生十分巨大的能量，波浪能發(fā)電也具有廣大的前景。波浪能發(fā)電主要采用擺動(dòng)形式的發(fā)電機(jī)械。

垂直軸(參照水輪機(jī)設(shè)計(jì))海流發(fā)電機(jī)械和水平軸(由風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)概念出發(fā))海流發(fā)電機(jī)械。海流發(fā)電技術(shù)剛剛起步，并具有廣闊的市場(chǎng)前景，本文重點(diǎn)研究水平軸海流發(fā)電機(jī)械，其具體形式如圖1.2所示。這種形式的海流機(jī)可以一定程度上參考風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)，但有其特殊性。(a)英國(guó)MCT海流發(fā)電機(jī){，I(b)美國(guó)verdant海流發(fā)電機(jī)[3]圖1.2水平軸海流發(fā)電機(jī)械(海流機(jī))1.2研究現(xiàn)狀對(duì)于海流能發(fā)電的研究國(guó)內(nèi)外還處于初期的探索和小規(guī)模試驗(yàn)階段，近幾年由于能源的緊缺，加速了海流發(fā)電機(jī)械相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的研究，海流發(fā)電項(xiàng)目也開(kāi)始朝著大規(guī)模商業(yè)化方向發(fā)展。

行了數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，獲得了在不同攻角和流速下，功率系數(shù)和阻力系數(shù)隨著端速比 (TsR)變化的趨勢(shì)，并進(jìn)一步分析了并列雙轉(zhuǎn)子的影響}81關(guān)于買(mǎi)驗(yàn)研究，英國(guó)南妥普頓大學(xué)已經(jīng)進(jìn)行了一些深入的探究，如圖1.3所示:將水平軸海流發(fā)電機(jī)械按比例1:20縮放后，放入到空化水洞和拖曳水池中實(shí)驗(yàn)，通過(guò)扭矩計(jì)和推力計(jì)來(lái)測(cè)量功率系數(shù)和阻力系數(shù);通過(guò)皮托管測(cè)量速度，通過(guò)側(cè)壁面的工作段測(cè)量壓力，速度和壓力的精確度可達(dá)到1%�？栈跎ㄟ^(guò)降低通道內(nèi)的壓力和提高葉輪轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，空泡現(xiàn)象通過(guò)強(qiáng)光照射，使用高速攝像機(jī)記錄[8l。ELPonta和Femand。研究了增加外殼的海流機(jī)的性能，即通過(guò)添加一個(gè)降壓提速的外殼來(lái)增加沖擊葉輪的來(lái)流速度，雖然能夠應(yīng)用在低海流速度的區(qū)域，但極大地增加了建造的成本[l’·’21。Alessandr。進(jìn)一步研究了海流機(jī)的控制機(jī)構(gòu)，為海流機(jī)的控制提供了基本方案【’“】。

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5 柳葉;特種舵水動(dòng)力性能研究及槳舵系統(tǒng)數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：2746342