【摘要】：水平軸海流機是海流能發(fā)電機械的一種重要形式,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)測了海流機翼剖面的水動力特性,并結(jié)合葉素動量法對海流機水動力進行了校核；然后采用三維粘性流場數(shù)值計算方法預(yù)測了海流機單轉(zhuǎn)子、串列布置雙轉(zhuǎn)子的水動力性能；研究了海底邊界層速度分布、波浪對海流機水動力性能的影響；最后分析了海流機的空化性能。 對計算結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)：線渦流函數(shù)面元法可以有效預(yù)測海流機翼剖面的水動力特性,結(jié)合葉素動量法可以對海流機性能進行初步的校核；對單轉(zhuǎn)子海流機性能的預(yù)測發(fā)現(xiàn),LES模型和SA模型都能夠較好地預(yù)測海流機在設(shè)計工況下的水動力性能；對于本文中所研究的串列布置的雙轉(zhuǎn)子海流機,間距對水動力特性的影響較大,而初始相位角對水動力特性的影響較小,要保證串列布置的雙轉(zhuǎn)子海流機的輸出性能,其間距需達(dá)到30倍的葉輪直徑以上；海底邊界層會引起海流機水動力特性周期性的變化,其頻率特性與轉(zhuǎn)動頻率一致；波浪也會引起海流機周水動力特性期性的變化,其頻率主要受波浪頻率的影響,同時也受到轉(zhuǎn)動頻率的影響；數(shù)值預(yù)測的海流機的初生空化數(shù)為0.84與實驗初生空化數(shù)接近,而且空泡的形態(tài)也與實驗結(jié)果一致。 本文所發(fā)現(xiàn)的有關(guān)海流機水動力特性的規(guī)律,為海流機的優(yōu)化設(shè)計和安全運行提供了新思路；采用三維粘性流場數(shù)值計算方法來預(yù)測海流機的性能,為海流機發(fā)電的進一步研究提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：P743.1
【圖文】：

海上風(fēng)能發(fā)電其作用原理是風(fēng)力機在海上風(fēng)場中旋轉(zhuǎn)捕獲海上空氣的流體動能。由于海洋上沒有障礙物的阻擋，很容易形成較大的氣流，并且海洋環(huán)境開闊，可以進行大規(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，我國的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)很多都是跟國外合作。波浪能發(fā)電的原理是將海洋波浪的動能通過特定的波動裝置捕獲。波浪能在海洋總體能量中所占的比例較大，由于海水的波浪運動會產(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)電主要采用擺動形式的發(fā)電機械。

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

行了數(shù)值模擬與實驗驗證，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，并進一步分析了并列雙轉(zhuǎn)子的影響}81關(guān)于買驗研究，英國南妥普頓大學(xué)已經(jīng)進行了一些深入的探究，如圖1.3所示:將水平軸海流發(fā)電機械按比例1:20縮放后，放入到空化水洞和拖曳水池中實驗，通過扭矩計和推力計來測量功率系數(shù)和阻力系數(shù);通過皮托管測量速度，通過側(cè)壁面的工作段測量壓力，速度和壓力的精確度可達(dá)到1%�？栈跎ㄟ^降低通道內(nèi)的壓力和提高葉輪轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)，空泡現(xiàn)象通過強光照射，使用高速攝像機記錄[8l。ELPonta和Femand。研究了增加外殼的海流機的性能，即通過添加一個降壓提速的外殼來增加沖擊葉輪的來流速度，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。進一步研究了海流機的控制機構(gòu)，為海流機的控制提供了基本方案【’“】。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王立;董志勇;張旭;韓偉;俞小偉;;海流能增速管糾正偏流的實驗研究[J];水力發(fā)電學(xué)報;2011年04期

2 張銘鈞;劉曉白;儲定慧;郭紹波;徐建安;;仿生水翼推進系統(tǒng)研制與實驗研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2011年05期

3 沈文君;唐友剛;趙晶瑞;;桁架式Spar平臺垂蕩板結(jié)構(gòu)的水動力特性[J];天津大學(xué)學(xué)報;2011年06期

4 李俊;陳剛;楊建民;彭濤;;海洋工程試驗中多單元造波機波浪模擬方法[J];海洋工程;2011年03期

5 姚齊國;劉玉良;李林;唐志波;;潮流發(fā)電前景初探[J];長春工程學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年02期

6 ;[J];;年期

7 ;[J];;年期

8 ;[J];;年期

9 ;[J];;年期

10 ;[J];;年期

相關(guān)會議論文 前10條

1 趙海濤;沈家法;寧德志;韋燕機;;底絞搖板式波浪能發(fā)電裝置水動力性能的頻域解[A];中國可再生能源學(xué)會海洋能專業(yè)委員會第三屆學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2010年

2 匡曉峰;鄒康;范會渠;繆泉明;;單立柱張力腿平臺水動力性能模型試驗研究[A];紀(jì)念顧懋祥院士海洋工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2011年

3 匡曉峰;繆泉明;楊爍;何再明;;新型TLP平臺水動力性能研究[A];紀(jì)念顧懋祥院士海洋工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2011年

4 王俊榮;謝彬;;半潛式平臺水動力性能及運動響應(yīng)研究綜述[A];2009年度海洋工程學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2009年

5 王儉超;王樹杰;李偉;袁鵬;邱飛;;水平軸海流能水輪機葉片的設(shè)計和實驗研究[A];中國可再生能源學(xué)會海洋能專業(yè)委員會第三屆學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2010年

6 胡健;黃勝;蘇玉民;;吊艙推進器水動力性能研究[A];第七屆全國水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨第十九屆全國水動力學(xué)研討會文集（下冊）[C];2005年

7 闖振菊;黃勝;胡健;;吊艙推進器水動力性能研究[A];第二十一屆全國水動力學(xué)研討會暨第八屆全國水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨兩岸船舶與海洋工程水動力學(xué)研討會文集[C];2008年

8 常煜;洪方文;張志榮;劉登成;;對轉(zhuǎn)槳水動力性能的數(shù)值分析[A];2008年船舶水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨中國船舶學(xué)術(shù)界進入ITTC30周年紀(jì)念會論文集[C];2008年

9 姚志崇;曹慶明;;槽道槳水動力性能數(shù)值分析[A];2008年船舶水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨中國船舶學(xué)術(shù)界進入ITTC30周年紀(jì)念會論文集[C];2008年

10 黃勝;闖振菊;王超;易飛;;CFD法預(yù)報不同來流情況下吊艙推進器的水動力性能[A];黑龍江省造船工程學(xué)會2008年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 張秋旭;海洋——人類未來的能源庫[N];遼寧日報;2001年

2 陳乃超　吳凡夫;海洋能否成為“能量之源”[N];經(jīng)濟日報;2003年

3 李冬松;“重返海洋”人類能做些什么[N];科技日報;2000年

4 記者 張銀炎 通訊員 韓龍;七○八所加快吊艙推進器實船應(yīng)用步伐[N];中國船舶報;2010年

5 竇光宇;海洋能源知多少[N];健康報;2003年

6 高山平;能源要進行集中“補血”[N];中國礦業(yè)報;2003年

7 翟開礦;河北12層以下新建住房采用太陽能熱水[N];中國建設(shè)報;2010年

8 張海威;海洋能源[N];中國礦業(yè)報;2002年

9 本報記者 司建楠;艱難的跨越[N];中國工業(yè)報;2011年

10 楚源;國際社會關(guān)注我國能源問題[N];中國礦業(yè)報;2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 楊亮;仿金槍魚擺動尾鰭的水動力性能與推進機理研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

2 魏躍峰;浮式鉆井生產(chǎn)儲油輪（FDPSO）水動力性能及概念設(shè)計研究[D];上海交通大學(xué);2012年

3 胡健;螺旋槳空泡性能及低噪聲螺旋槳設(shè)計研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

4 于凱;仿生推進器的水動力性能理論預(yù)報與實驗研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

5 劉宏偉;水平軸海流能發(fā)電機械關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2009年

6 張帆;深海立柱式平臺概念設(shè)計及水動力性能研究[D];上海交通大學(xué);2008年

7 覃新川;短翼水動力計算模型與多槳多舵水動力干擾研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

8 郭春雨;螺旋槳與舵附推力鰭相互干擾水動力性能數(shù)值計算[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

9 沈海龍;船體與節(jié)能附體及螺旋槳的非定常干擾研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

10 陳慶任;近自由面三維振動翼水動力研究[D];華中科技大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 辛小鵬;水平軸海流能發(fā)電機械水動力性能的研究[D];浙江大學(xué);2010年

2 張旭;表面不平整突體升坎水力特性與海流能轉(zhuǎn)換器的試驗研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2010年

3 沈海云;可調(diào)側(cè)推器設(shè)計與水動力性能仿真研究[D];浙江大學(xué);2012年

4 葉衛(wèi)富;淺海養(yǎng)殖圍網(wǎng)設(shè)施水動力性能的初步研究[D];浙江海洋學(xué)院;2012年

5 柳葉;特種舵水動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

6 毛申睿;疊葉螺旋槳的水動力性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

7 饒志強;泵噴推進器水動力性能數(shù)值模擬[D];上海交通大學(xué);2012年

8 楊s

本文編號：2746342