水平轴潮流能捕获桨叶设计流速研究

针对定桨距桨叶在时变潮流流速中设计流速选取的关键问题,应用叶素动量与流体动力学理论,建立变流速中设计流速与桨叶捕获功率之间的数学模型。结合韭山列岛的实测数据,以潮流流速变化的一个半月周期内捕获总能量最大为目标,利用MATLAB计算迭代得到合适的设计流速。与最大潮流流速作为设计流速的设计方法作对比,对不同流速下桨叶的旋转角速度及捕获功率情况作理论预测对比。搭建实验平台进行实际测试,结果显示:基于合适设计流速下的桨叶设计在潮流流速变化的大部分时间段内功率捕获优于以往设计桨叶,在潮流流速变化的一个半月周期内捕获总能提高了约8%,验证了该设计方法的正确性与合理性,本结论对变流速中定桨距桨叶的设计具有一定参考价值。     

Savonius型转轮三角阵列减流性能研究

为了助力海洋牧场减流防护工程, 研究Savonius型转轮阵列减流性能。作者建立Savonius型转轮三角阵列尾流场数值模型, 并通过水池实验验证准确性, 基于可靠数值模型探究转轮阵列尾涡减流机理, 研究三角阵列结构参数L_X、L_Y, 以及动力参数TSR、初始流速、旋向对整体减流性能的影响规律。结果表明,下游转轮产生的涡流呈现非对称分布, 并且产生更多涡流的转轮拥有更好的减流效果。另外, L_X为3D和L_Y为2D时减流性能最佳。最后对比发现, 在叶尖速比为0.9~1.1减流效果更好; 初始流速大小不影响减流效果; 下游转子对称分布时, 随着上游转子改变旋转方向, 减流效果出现明显差异。     

横轴半潜式潮流能发电装置设计与试验研究

为了促进深远海养殖装备朝智能化方向发展，解决电能供给困难的问题，克服抗风浪网箱受波流耦合作用对太阳能和风能利用的局限性的问题，针对养殖区域的低流速海域，提出了一种适用于深远海可升降网箱的横轴半潜式潮流能发电装置，建立了Savonius型水轮机叶片受力数学模型，分析了叶轮中心与水面的距离对水轮机捕能效率的影响，利用Fluent软件数值模拟了导流增速浮体的速度场情况，设计了发电装置整体结构及锚泊系统，搭建了发电装置试验模型，开展了物理模型试验，测试了不同水流速度情况下与叶轮相对离水距有关的各参数变化情况，并对试验数据进行分析。试验结果表明，在不同的水流流速下，随着离水距的不断增加，捕获功率呈先增加后减小的趋势，当叶轮中心高出水面1/4个叶轮直径时，叶轮的输出功率最大。