水平轴海流能发电机械水动力性能的分析

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1、浙江人学硕卜学位论文水、F轴海流能发电机械水动力性能的研究摘要水平轴海流机是海流能发电机械的一种重要形式，目前还处于初期的研究阶段。本文首先采用线涡流函数面元法预测了海流机翼剖面的水动力特性，并结合叶素动量法对海流机水动力进行了校核；然后采用三维粘性流场数值计算方法预测了海流机单转子、串列布置双转子的水动力性能；研究了海底边界层速度分布、波浪对海流机水动力性能的影响；最后分析了海流机的空化性能。对计算结果分析发现：线涡流函数面元法可以有效预测海流机翼剖面的水动力特性，结合叶素动量法可以对海流机性能

2、进行初步的校核；对单转子海流机性能的预测发现，LES模型和SA模型都能够较好地预测海流机在设计工况下的水动力性能；对于本文中所研究的串列布置的双转子海流机，间距对水动力特性的影响较大，而初始相位角对水动力特性的影响较小，要保证串列布置的双转子海流机的输出性能，其间距需达到30倍的叶轮直径以上；海底边界层会引起海流机水动力特性周期性的变化，其频率特性与转动频率一致；波浪也会引起海流机周水动力特性期性的变化，其频率主要受波浪频率的影响，同时也受到转动频率的影响；数值预测的海流机的初生空化数为O．84与

3、实验初生空化数接近，而且空泡的形态也与实验结果一致。本文所发现的有关海流机水动力特性的规律，为海流机的优化设计和安全运行提供了新思路；采用三维粘性流场数值计算方法来预测海流机的性能，为海流机发电的进一步研究提供了参考。关键词：水平轴海流机水动力性能大涡模拟滑移网格法双转子波浪海底边界层空化III浙江人学硕．1：学位论文水’F轴海流能发I乜机械水动力性能的研究AbstractThehorizontalmarinecurrenttWbineisaIlimportantf．o咖ofm撕nepowerge

4、nerationmachinery’whichisstillinitsearlystagesofstudy-Inthjsp印er'first，thecombinationoflinear．Vorticit)，stream氏mctionpallelmetllodwithbl缸leelementmomentmemod、)~髑adoptedtopredictthehydrodyn锄icperI’omanceoffoilprofileaIldtochecktheloadofmarinecurremturb

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6、ed．Theresultsofsimulationweresho、vnasfollo、椭．nlecombinationoflinear-Vortici够s仃eammnctionpaIlelmethodwithbladeelememmomentmethodw弱abletopredicttllehydrodyllanlicperformanceoffoilprofileanddoprelimiIlaDrdesigIlform撕necurrentturbinee舵ctiVely．BothLESmathm

7、odelaIldSAturbulentmodelcaIlpredictthehydmdyn锄icpe响mlancewellinthedesigncondition．Thee肮ctofdistanceissi鲥ficanceandthee仃ectofinitialphasedi脏renceissli曲tfortheoutputperformaJlceofdualturbinesintandemarrangement．Tbkeepthepe响manceofdualturbinesintandema11

8、rangement，30timesdiameterdistanceisneeded．ThehydrodynamicperfornlancewillchangeperiodicallyaStheresultofmarineVelocitybounda巧layer，whose行equencyisconsistentwiththetⅥbinerotation缸quency．T11ehydrodynamicperfonIlancewillalsochangeperiodicallyasth