水平轴潮流能捕获桨叶的设计与研究

《水平轴潮流能捕获桨叶的设计与研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、TK79公开分类号：____________密级：______________ＵＤＣ：621单位代码：______________11646硕士学位论文论文题目：水平轴潮流能捕获桨叶的设计与研究学号：_________________________1211081025姓名：_________________________朱斌机械电子工程专业名称：_________________________机械工程与力学学院学院：_________________________郑堤教授指导教师：_________________________陈俊华教授___________

2、______________论文提交日期：2015年6月8日AThesisSubmittedtoNingboUniversityfortheMaster’sDegreeDesignandresearchonthebladeofhorizontalaxisimpellerfortidalcurrentpowercaptureCandidate：ZhuBinSupervisors：(Associate)ProfessorZhengDiFacultyofMechanicalEngineeringandMechanicsNingboUniversityNingbo315211，

3、ZhejiangP.R.CHINAdateJune8,2015独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得宁波大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。签名：___________日期：____________关于论文使用授权的声明本人完全了解宁波大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文

4、的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：___________导师签名：___________日期：____________宁波大学硕士学位论文水平轴潮流能捕获桨叶的设计与研究摘要化石能源日趋枯竭，生产、生活对能源的需求日渐增加，替代能源的开发和利用迫在眉睫。潮流能以其清洁、可再生、能量密度大、蕴藏丰富等突出优势逐步被世界所重视，并得到了积极开发。桨叶是水平轴潮流能捕获与发电装置的关键部件，用于将潮流能转化为机械能，其性能的高低直接关系到整个潮流发电装置的能量捕获

5、效率。因此深入研究潮流能捕获桨叶动力学原理与模型，优化设计水平轴潮流能捕获装置桨叶专用翼型，高效捕获潮流能并将其转换为电能，对于优化我国的能源供给结构、缓解沿海地区的能源压力乃至改善生存环境具有深远意义。现有水平轴潮流能捕获桨叶的设计普遍参照风力发电机桨叶的设计模型，所用翼型也多为航空翼型和风力发电机专用翼型。针对这一现状，本文对现有主要流体能量捕获桨叶翼型的动力学特性进行了理论和数字仿真分析，发现在雷诺数不同的流体作用下，不同翼型的桨叶的动力学特性差异很大，风机叶轮流场的雷诺数远大于潮流能捕获桨叶流场的雷诺数，低流速小半径潮流能捕获桨叶升阻比仅为高流速大半径风机桨叶升

6、阻比的40%，但潮流密度约为空气密度的794倍，单位面积潮流动能约为风能的6.35倍。因此，在潮流能捕获桨叶设计时必须充分考虑潮流的冲击作用，否则必然会导致其能量捕获效率的降低。在分析总结现有各种设计理论和方法的基础上，对水平轴潮流能捕获桨叶的流场和受力情况进行了分析，基于叶素动量理论和伯努利原理分别建立了流体绕翼流动作用下的桨叶动力学模型和流体冲击作用下的桨叶动力学模型，综合考虑流体冲击和绕翼型流动分别产生的转矩和轴向力，并引入撞击捕能系数后，耦合得到水平轴潮流能捕获桨叶的动力学模型。该模型在冲击捕能系数为零或冲击作用力与压差升力相比很小可以忽略时，退化成为Glane

7、rt桨叶设计模型。现有潮流能捕获桨叶翼型普遍存在弯度小，主要弯曲部分集中在前部，尾部几乎没有弯度等特点，因此不适合冲击捕能，且自启动性能不佳。针对此问题，本文基于水平轴潮流能捕获桨叶的动力学模型，以功率系数Cp最大化为目标，以升力系数不明显减小、阻力系数不明显增加等为约束条件，以Naca6412翼型为原型，对桨叶翼型进行了结构优化。理论分析结果表明尾缘弯度的增加有利于捕获潮流的冲击能量。借助于FLUENT软件工具对优化后的翼型性能进行了数字仿真分析，结果表明优化后的翼型动力学特性满足设计要求。I水平轴潮流能捕获桨叶的设计与研究在上述研究的