水平軸海流能發(fā)電機械水動力性能的研究

【摘要】：水平軸海流機是海流能發(fā)電機械的一種重要形式,目前還處于初期的研究階段。本文首先采用線渦流函數(shù)面元法預(yù)測了海流機翼剖面的水動力特性,并結(jié)合葉素動量法對海流機水動力進行了校核；然后采用三維粘性流場數(shù)值計算方法預(yù)測了海流機單轉(zhuǎn)子、串列布置雙轉(zhuǎn)子的水動力性能；研究了海底邊界層速度分布、波浪對海流機水動力性能的影響；最后分析了海流機的空化性能。 對計算結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)：線渦流函數(shù)面元法可以有效預(yù)測海流機翼剖面的水動力特性,結(jié)合葉素動量法可以對海流機性能進行初步的校核；對單轉(zhuǎn)子海流機性能的預(yù)測發(fā)現(xiàn),LES模型和SA模型都能夠較好地預(yù)測海流機在設(shè)計工況下的水動力性能；對于本文中所研究的串列布置的雙轉(zhuǎn)子海流機,間距對水動力特性的影響較大,而初始相位角對水動力特性的影響較小,要保證串列布置的雙轉(zhuǎn)子海流機的輸出性能,其間距需達到30倍的葉輪直徑以上；海底邊界層會引起海流機水動力特性周期性的變化,其頻率特性與轉(zhuǎn)動頻率一致；波浪也會引起海流機周水動力特性期性的變化,其頻率主要受波浪頻率的影響,同時也受到轉(zhuǎn)動頻率的影響；數(shù)值預(yù)測的海流機的初生空化數(shù)為0.84與實驗初生空化數(shù)接近,而且空泡的形態(tài)也與實驗結(jié)果一致。 本文所發(fā)現(xiàn)的有關(guān)海流機水動力特性的規(guī)律,為海流機的優(yōu)化設(shè)計和安全運行提供了新思路；采用三維粘性流場數(shù)值計算方法來預(yù)測海流機的性能,為海流機發(fā)電的進一步研究提供了參考。 【關(guān)鍵詞】：水平軸海流機 水動力性能 大渦模擬 滑移網(wǎng)格法 雙轉(zhuǎn)子 波浪海底邊界層 空化
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：P743.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國外研究進展11-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究進展12
• 1.3 研究意義12-13
• 1.4 本文研究內(nèi)容與創(chuàng)新點13-15
• 第二章 數(shù)值計算方法15-21
• 2.1 引言15
• 2.2 三維粘性流場數(shù)值計算方法15-16
• 2.3 數(shù)值計算基本理論模型16-20
• 2.3.1 滑移網(wǎng)格模型16-17
• 2.3.2 LES大渦模擬與SA湍流模型17-18
• 2.3.3 自由表面模型18-19
• 2.3.4 波浪模型19
• 2.3.5 空化模型19-20
• 2.4 小結(jié)20-21
• 第三章 海流機物理模型及翼剖面水動力特性的預(yù)測21-35
• 3.1 引言21
• 3.2 海流機物理模型21-24
• 3.3 海流機相關(guān)理論基礎(chǔ)24-26
• 3.3.1 海流機性能關(guān)鍵參數(shù)的定義24
• 3.3.2 海流機的流管能量捕獲模型24-26
• 3.4 海流機翼剖面的水動力特性26-33
• 3.4.1 翼剖面水動力特性計算的XFOIL程序26
• 3.4.2 NACA63-815翼剖面水動力特性數(shù)值模擬與實驗驗證26-30
• 3.4.3 海流機典型翼剖面的水動力特性30-32
• 3.4.4 采用葉素動量法對海流機水動力特性的初步校核32-33
• 3.5 小結(jié)33-35
• 第四章 水平軸海流機水動力特性的數(shù)值預(yù)測35-51
• 4.1 引言35
• 4.2 海流機網(wǎng)格的劃分35-37
• 4.3 單轉(zhuǎn)子海流機水動力特性的分析37-43
• 4.3.1 設(shè)計工況下不同計算模型預(yù)測結(jié)果與實驗的比較37-38
• 4.3.2 SA湍流模型預(yù)測海流機非設(shè)計工況下的水動力特性38-39
• 4.3.3 LES大渦模擬預(yù)測海流機非設(shè)計工況下的水動力特性39-40
• 4.3.4 單轉(zhuǎn)子海流機流場速度分布40-43
• 4.4 雙轉(zhuǎn)子海流機水動力特性的分析43-49
• 4.4.1 間距的影響43-47
• 4.4.2 初始相位角的影響47-49
• 4.5 小結(jié)49-51
• 第五章 復(fù)雜工況下海流機水動力特性的研究51-63
• 5.1 引言51
• 5.2 海底邊界層的影響51-55
• 5.3 波浪的影響55-58
• 5.4 空化性能分析58-61
• 5.5 小結(jié)61-63
• 第六章 結(jié)論與展望63-65
• 6.1 結(jié)論63-64
• 6.2 展望64-65
• 參考文獻65-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文69-71
• 作者簡歷71

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