【摘要】：潮流能作為一種新的可再生能源研究熱點(diǎn),具有能量密度大、噪聲小、可預(yù)測(cè)等特點(diǎn),但現(xiàn)有的潮流能水輪機(jī)大多還僅能單向運(yùn)行,造成了能源浪費(fèi)。因此鑒于潮流能利用的實(shí)際情況,開(kāi)發(fā)雙向潮流能水輪機(jī)勢(shì)在必行,其中可逆翼型則成為了問(wèn)題的關(guān)鍵。本文以傳統(tǒng)的NACA翼型系列為基礎(chǔ),對(duì)比分析了不同幾何因素對(duì)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▽?duì)可逆翼型進(jìn)行設(shè)計(jì),研究了其水力特性。并采用該可逆翼型對(duì)小型雙向潮流能水輪機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì),以驗(yàn)證可逆翼型設(shè)計(jì)方法的可行性。(1)對(duì)二維翼型繞流的數(shù)值模擬方法進(jìn)行了研究,對(duì)其計(jì)算過(guò)程中的各步驟選擇方式進(jìn)行了探討。以NACA4412為算例,驗(yàn)證了數(shù)值模擬方法的正確性。采用該方法分別對(duì)不同幾何因素下的4組翼型進(jìn)行了數(shù)值模擬,詳細(xì)對(duì)比分析了各幾何因素對(duì)翼型性能的影響。(2)選擇了性能較優(yōu)的兩款翼型。通過(guò)截取翼型頭部的不同長(zhǎng)度的反向?qū)臃ǖ玫搅诵碌目赡嬉硇?并對(duì)其進(jìn)行了潮流能水輪機(jī)設(shè)計(jì)工況下的數(shù)值模擬。計(jì)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(yùn)行需求,因此實(shí)際上提升了運(yùn)行效率。(3)基于Wilson設(shè)計(jì)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(biāo),考慮葉尖損失對(duì)葉片性能的影響,得到了葉片參數(shù)。運(yùn)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(lái)流速度的變化曲線,對(duì)比得出了性能較優(yōu)的葉輪模型,驗(yàn)證了可逆翼型設(shè)計(jì)方法的可行性。綜上,采用反向?qū)臃ㄔO(shè)計(jì)的可逆翼型可較好地應(yīng)用于雙向潮流能水輪機(jī),從而得到能量利用系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求的結(jié)果。該方法可為雙向機(jī)型的后續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P743.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2575087