海底地形对潮流能水轮机水动力学性能影响数值模拟研究

为研究海底地形尾流对潮流能水轮机水动力学性能的影响,采用CFD方法,使用开源软件Code_saturne,选取具有代表性的二维梯形地形,对有无地形两种工况下的水轮机的性能分别进行数值模拟,得到不同尖速比的水轮机性能参数曲线。通过水槽试验与数值模拟结果对比,验证用CFD数值模拟直接求解含有地形流场中的水轮机各项性能参数的可靠性。利用数值模拟方法对梯形地形的尾流分布进行分析,进而研究海底地形尾流对水轮机性能的影响距离,为潮流能水轮机的微观选址提供一定参考。     

浮潜式载体对潮流能水轮机性能的影响研究

浮潜式载体是一种创新性的潮流能水轮机载体形式,在设计时,需在保证其上浮下沉及拖航稳定性的同时,尽量减小载体结构形式对其所搭载水轮机的影响。采用计算流体力学方法对两种浮潜式载体结构形式下水轮机运行状态及流场流速分布进行研究,计算结果表明:浮潜式载体中有无坡度对于水轮机的功率系数与轴向力系数影响很大,功率系数在提高的同时,轴向力系数也相应的增加,因此在保证水轮机获能的同时,需要对结构进行稳定性校核;水轮机在额定流速条件下,浮潜式载体的存在对于水轮机上游流速有一定的加强作用,有坡度浮潜式载体因其导流聚流作用将流速提高0.4 m/s左右,更有利于水轮机获能和效率的提高。     

斋堂岛水域潮流能发电站规划及对附近水域影响

青岛的斋堂岛水域,是我国北方较为典型的潮流能资源区,比较适合进行潮流能的规模化开发。基于Delft 3D-Flow建立斋堂岛及其附近水域的三维水力学模型,并通过实测数据进行校正和验证。在此基础上,考察TSE因子分布和实际水深对电站进行选址和规划,并采用动量损失的方法对电站中的水平轴潮流能水轮机进行模拟,进而对其可能带来的影响进行评估。仿真结果显示:潮流能发电站对区域水位影响较小,最大水位改变不超过3 cm;对区域流速影响较大,在电站附近局部流速下降能够达到50 cm/s,影响范围能达到电站尾流处2.5 km以外。     

潮流能发电装置支撑结构对水轮机水动力学性能影响研究

水平轴潮流能水轮机在工作过程中,由于支撑结构的存在,会使水轮机周围流场中的潮流流向、流速等参数发生不同程度的改变,进而影响水轮机的性能和发电装置的稳定性。为了研究支撑结构对水轮机水动力学性能的影响规律,以某100 k W单立柱座底式潮流能发电装置的支撑结构为研究对象,采用CFD方法,分别在正、反向来流时采用不同支撑结构的共六种工况下,对潮流能水轮机模型的获能和受力进行数值模拟。通过水槽模型试验,验证数值模拟的可靠性。研究结果表明:支撑结构对水轮机的水动力学性能的影响不容忽视,针对所研究的支撑结构,在正向来流时水轮机的获能系数降幅约30%,轴向力系数降幅约28%;反向来流时的降幅更大,分别约为63%和41%。     

增强自由紊动射流卷吸、掺混性能的研究

射流作为流体运动的一种特殊形式,在工程中具有非常广泛的应用。其中,卷吸和掺混效应是射流的两大重要特征,其影响贯穿射流发展的整个过程。长期以来研究人员从理论分析、实验测量和数值模拟等几个方面对射流的卷吸、掺混性能进行了大量的研究工作,并探索出多种提高射流卷吸、掺混性能的方法。文中从喷嘴形状,喷嘴数目,喷嘴间距,喷嘴矩形截面宽高比和射流流速比等几个方面,对增强射流卷吸、掺混性能的研究方法、研究现状和研究结果进行了整理、分析,讨论了该领域存在的问题,并对该领域的研究方向进行了展望。