本文主要通過(guò)數(shù)值模擬的方法對(duì)潮流能水輪機(jī)進(jìn)行研究,同時(shí)完成了水輪機(jī)模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)比驗(yàn)證數(shù)值模擬的結(jié)果。在數(shù)值模擬部分,使用了傳統(tǒng)的雷諾時(shí)均和制動(dòng)線大渦模擬耦合方法兩種算法,從水輪機(jī)性能和流場(chǎng)捕捉兩個(gè)角度分析了兩種算法的預(yù)報(bào)能力和結(jié)果。發(fā)現(xiàn)兩種方法都能準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)水輪機(jī)的性能,而制動(dòng)線結(jié)合大渦模擬的算法由于避免了對(duì)壁面附近邊界層的求解,因而大幅地減少了網(wǎng)格數(shù)和計(jì)算量。同時(shí)該方法可以有效地利用大渦模擬的優(yōu)勢(shì)來(lái)捕捉流場(chǎng)中瞬時(shí)的渦量結(jié)構(gòu),分析水輪機(jī)的尾流和泄渦特征。在此基礎(chǔ)上,我們進(jìn)一步研究了均勻流,剪切流和海洋邊界層內(nèi)的湍流三種不同條件對(duì)水輪機(jī)尾渦結(jié)構(gòu)的影響。此外,本文進(jìn)一步發(fā)展了制動(dòng)線和自由面耦合的算法,考慮了阻塞效應(yīng)和自由面對(duì)水輪機(jī)的影響。發(fā)現(xiàn)阻塞效應(yīng)可以顯著地提高水輪機(jī)的功率,而自由面在水輪機(jī)上方產(chǎn)生的駐波則會(huì)顯著地削弱阻塞效應(yīng),降低水輪機(jī)的功率。通過(guò)以上工作,本文系統(tǒng)地闡述了制動(dòng)線結(jié)合大渦模擬的算法和結(jié)果,并將其應(yīng)用于多種復(fù)雜流動(dòng)條件,得到水輪機(jī)單機(jī)和陣列做功效率和流場(chǎng)的特征。 

【文章來(lái)源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

潮流能水輪機(jī)示意圖

輪機(jī)在眾多的潮流能轉(zhuǎn)換裝置中脫穎而出，被認(rèn)為具有高度的發(fā)展了常見(jiàn)的水平軸和垂直軸水輪機(jī)的示意圖。和水平軸水輪機(jī)相比，著一些缺點(diǎn)。比如，在碰到突發(fā)的情況下更難停止工作。因此它脫離流動(dòng)的影響，而水平軸的水輪機(jī)則可以通過(guò)調(diào)節(jié)葉片的角度的升力；相比水平軸水輪機(jī)，垂直軸水輪機(jī)需要保持表面的拋光比，以及獲得理想的效率。而在海底，這往往比較困難；垂直軸葉片都處在最大轉(zhuǎn)速的區(qū)域，因此它對(duì)于空泡的產(chǎn)生會(huì)更加地敏看水平軸水輪機(jī)具有更好的適用性。本文只研究了水平軸水輪機(jī)的殊說(shuō)明，后文中所提到的水輪機(jī)都指水平軸水輪機(jī)。水輪機(jī)和傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在做功方式以及能量轉(zhuǎn)化過(guò)程上都有翼型剖面構(gòu)成的葉片在風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)做功，其中葉片產(chǎn)生的功的來(lái)源。潮流中的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為葉片旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能，進(jìn)而推動(dòng)發(fā)電水輪機(jī)能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程并不復(fù)雜，但是由于葉片的復(fù)雜形狀以及境流動(dòng)的影響，使得對(duì)水輪機(jī)做功效率的研究仍然具有很大的挑

上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文vcDCd221∞=ρ（此處，ρ 是流體密度，c 是翼型的長(zhǎng)度，通常指的是弦長(zhǎng)。1.2 葉素動(dòng)量理論計(jì)算方法素動(dòng)量理論是潮汐水輪機(jī)計(jì)算的一種常用理論。在葉素動(dòng)量模型中，有理論假設(shè)：）不考慮各個(gè)環(huán)形單元在徑向的受力影響，即認(rèn)為他們各自的受力都是）假設(shè)葉輪為無(wú)窮葉輪，并且在每個(gè)環(huán)形單元上的受力是定常的。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]潮流能研究現(xiàn)狀2015——水動(dòng)力學(xué)[J]. 張亮,尚景宏,張之陽(yáng),姜?jiǎng)?王曉航.  水力發(fā)電學(xué)報(bào). 2016(02)

博士論文
[1]潮流水輪機(jī)及陣列對(duì)周邊流場(chǎng)影響研究[D]. 陳婭玲.清華大學(xué) 2015

碩士論文
[1]復(fù)雜工況下潮流能水平軸水輪機(jī)水動(dòng)力性能研究及葉片優(yōu)化[D]. 盛傳明.中國(guó)海洋大學(xué) 2014
[2]基于大渦模擬方法的數(shù)值風(fēng)洞技術(shù)與應(yīng)用研究[D]. 孫忠.西安建筑科技大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3558580