人類對(duì)能源需求的日益增大和環(huán)境的日益惡化,使新能源的發(fā)展利用越來(lái)越受關(guān)注。潮流能作為一種清潔可再生能源,具有儲(chǔ)量大、能量密度大、可預(yù)測(cè)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。垂直軸潮流能水輪機(jī)是潮流能開(kāi)發(fā)時(shí)重要的能量捕獲及轉(zhuǎn)換裝置,其具有噪音小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不受來(lái)流方向變化的影響等優(yōu)點(diǎn),但是垂直軸水輪機(jī)也具有能量提取效率不高、葉輪所受載荷波動(dòng)較大、自啟性能較差等缺點(diǎn),為了改善垂直軸水輪機(jī)的這個(gè)不足,大量學(xué)者對(duì)其進(jìn)行分析和研究,本文創(chuàng)新地采用升阻比更高的非對(duì)稱翼型,經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算后,分析不同參數(shù)對(duì)非對(duì)稱翼垂直軸水輪機(jī)性能的影響,并對(duì)其自啟性能進(jìn)行了研究。首先,本文建立垂直軸水輪機(jī)的二維模型,并對(duì)水翼及葉輪進(jìn)行受力分析。然后,通過(guò)對(duì)非對(duì)稱翼垂直軸水輪機(jī)的數(shù)值模擬計(jì)算,研究不同參數(shù)對(duì)其水動(dòng)力性能的影響。結(jié)果表明:水輪機(jī)采用合適的非對(duì)稱翼可以獲得比采用對(duì)稱翼更好的水動(dòng)力性能,NACA2418能提高NACA0018在較低葉尖速比和較高葉尖速比區(qū)間的能量提取性能,能量提取系數(shù)值最高可提高30%,同時(shí)采用非對(duì)稱翼能改善水輪機(jī)載荷的波動(dòng),提高水輪機(jī)疲勞壽命;安裝角度采用-2°,安裝位置弦長(zhǎng)比采用0.7,水輪機(jī)能獲得較好的水動(dòng)力特性;葉尖速比不變的條件下,來(lái)流流速的增大能提高水輪機(jī)的能量提取系數(shù),采用水流增速裝置(如導(dǎo)流罩等)能提高水輪機(jī)的能量提取性能。最后,通過(guò)建立水輪機(jī)自啟過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)控制方程,并采用FLUENT軟件中的UDF函數(shù)對(duì)水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行迭代求解,實(shí)現(xiàn)了水輪機(jī)的自啟運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬計(jì)算,結(jié)果表明:水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越小,系統(tǒng)阻尼系數(shù)越小,水輪機(jī)自啟運(yùn)動(dòng)后穩(wěn)定階段的平均速度越大,有利于水輪機(jī)獲得更高的能量提取性能;水翼采用靠近水翼后緣的安裝位置和適當(dāng)外偏的安裝角度,能使水輪機(jī)自啟后達(dá)到較高的平均速度越大,且不會(huì)影響轉(zhuǎn)速的波動(dòng)幅值,有利于提高水輪機(jī)能量提取性能;提高來(lái)流流速,能使水輪機(jī)更快的自啟并達(dá)到較高的平均轉(zhuǎn)速,但水速過(guò)大會(huì)引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)幅度的增大,不利于水輪機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK730.1
【部分圖文】：

圖１－３振蕩式潮流能裝置??關(guān)ｆ垂直軸水輪機(jī)的研究，國(guó)外現(xiàn)己有大量研究［１２］

圖１－６?Ｋｏｂｏｌｄ水輪機(jī)?圖１－６?Ｅｎｃｕｒｒｅｎｔ水輪機(jī)??我國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)潮流能發(fā)電設(shè)備的研究相比于國(guó)外的研究起步較晚，但是隨著社??會(huì)發(fā)展對(duì)新型吋再生能源需求的日益增加以及國(guó)家能源戰(zhàn)略上的部署，國(guó)內(nèi)越來(lái)??

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【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2853186