竖轴潮流能水轮机性能分析及机群排布优化

《竖轴潮流能水轮机性能分析及机群排布优化》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、硕士学位论文竖轴潮流能水轮机性能分析及机群排布优化PerformanceAnalysisofVertical—axisTidalCurrentTurbinesandOptimizingTurbinesArray学号：21Q!QQZ墨大连理工大学DalianUniversityofTechnologyIIIIIqlllllllllllllltlMIMIIIIIUI—Y2417474大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或

2、集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的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。学位论文题目：垦垫盥鲢监盐噬筮煎盈盐登盘查鱼垫作者签名：銎瞧虹日期：』垃b一年—L月j一日大连理工大学硕士学位论文摘要当今世界能源供求关系日趋紧张，环境污染加剧，海洋能作为一种可再生的清洁能源引起人们越来越多的关注。我国海洋能资源如潮流能等储量丰富。作为一种新兴的能量转化装置，竖轴潮流能水轮机可将潮流能转换为电能，其本身具有的诸多优点使它成为一种具有巨大发展潜力的发电装置

3、。竖轴潮流能水轮机的研究方法可分为理论研究和实验研究两种。随着计算机性能的不断提高及计算流体力学理论的发展，计算流体力学(CFD)方法在现代研究中扮演着越来越重要的角色。CFD方法早已在透平机械的性能和载荷分析方面得到广泛应用，然而将其应用到潮流能水轮机的研究中还是近几年的事，此外关于水轮机群的研究也鲜有文献报道。本文基于CFD数值模拟方法，对竖轴潮流能水轮机的性能及机群进行研究。首先，本论文对以往潮流能水轮机的研究成果进行了回顾和综述，指出了该领域目前的研究状况和发展方向，同时对CFD的基础理论进行了阐述。然后，利用CFD方法模拟了经典实验，将模拟得到

4、的叶片受力曲线和实验结果进行拟合，比较各参数对计算结果的影响，提出了最优的RANS数值模拟参数设置，并且对水轮机叶片的周期性负载变化规律进行了分析。随后，基于目前广泛采用二维数值模拟方法研究的现状，本论文利用三维CFD方法进行模拟，发现三维CFD计算所得的能量利用率曲线和实验结果吻合得比其它模型更好。通过改变水轮机的尖速比和密实度，本论文研究了这两个因素对水轮机效率的影响，发现对于固定配置的水轮机，总存在最优的尖速比和密实度使其输出功率最大化。类似于风力发电场，大量的水轮机排布于潮流区方能提高发电经济性，水轮机的机群化是未来发展的必然趋势，故本论文研究了

5、不同的机群排布方案对水轮机输出效率和尾流的影响，结果表明当水轮机相互靠近时由于协同效应机群平均效率会得到显著提升，水轮机旋向对机群的效率影响并不显著，在此基础上本文提出了第一代水轮机群的优化排布方法，并展望了远期规划，这些研究成果都对潮流能水轮机的商业化推广具有重要的指导意义。关键词：竖轴水轮机；参数优化；3D—CFD数值模拟；水轮机群PerformanceAnalysisofVertical-axisTidalCurrentTurbinesandOptimizingTurbinesArrayAbstractEnergycrisisandenvironm

6、entpollutionpushpeopletolookforclearandrenewableenergyforreplacingfossilfuel．Asanalternativesolution，oceanenergyattractsmoreandmoreattentionfromtheworld．Chinahasalongcoastlinewhichmeansrichtidalenergy，oneofsomemainoceanenergytypes．Vertical．axistidalturbineiSadevicethatCanturntida

7、lenergyintoelectricenergy．Owningmanyadvantages，itwillbethemostpromisingenergyconvertingmeansintheforeseeablefuture．Boththeorymethodandexperimentmethodaremajorwaystoresearchvertical-axistidalturbines．Witllthedevelopmentofcomputertechnologyandtheoryofcomputationalfluiddynamics(CFD)

8、，CFDmethodbecomesanimportantinvestigatin