水平軸潮流能發(fā)電水輪機(jī)尾流場效應(yīng)及其影響規(guī)律研究.pdf

1、潮流能作為一種新型清潔可再生能源，越來越受到廣泛的關(guān)注。近年來，世界各國大量的科研組織和機(jī)構(gòu)投入到這方面的研究中，從理論研究到單機(jī)組模型試驗(yàn)，再到單機(jī)組實(shí)尺發(fā)電裝置海試，潮流能的利用經(jīng)過多年的發(fā)展已初見成效，未來面臨的是在實(shí)際海域大規(guī)模潮流能發(fā)電場的建立。這其中最關(guān)鍵的發(fā)電裝置的排布問題，對于多機(jī)組的優(yōu)化布局，首先涉及到的是尾流場分布恢復(fù)情況的研究。本文運(yùn)用理論分析、數(shù)值模擬和模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對單機(jī)組尾流場分布的影響因素進(jìn)行分析研

2、究。
　　本文從理論研究出發(fā)，對潮流能水輪機(jī)尾流場的研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，介紹水輪機(jī)排布對尾流場的影響、近尾流場湍流分布的研究和遠(yuǎn)尾流場恢復(fù)中影響規(guī)律，基于此，找到適合本課題的研究內(nèi)容和研究方法。
　　其次，介紹了水輪機(jī)設(shè)計(jì)中的葉素理論、動(dòng)量理論、葉素動(dòng)量理論和尾流效應(yīng)等理論知識。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用CFD軟件模擬不同流速下水平軸潮流能水輪的尾流場速度分布規(guī)律和機(jī)組受力，總結(jié)其影響規(guī)律。同時(shí)，針對尾流場影響規(guī)律中的尺度效應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模

3、擬，對不同尺度的水輪機(jī)尾流場恢復(fù)情況進(jìn)行分析，給出定性結(jié)論。另外，對用于數(shù)值模擬的兩種不同的轉(zhuǎn)子模型（水輪機(jī)模型和多孔圓盤模型）進(jìn)行研究，對轉(zhuǎn)子受力和尾流場分布兩個(gè)方面進(jìn)行對比研究，對多孔圓盤代替水輪機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬的可行性進(jìn)行分析。
　　最后，針對“流速對單機(jī)組水平軸水輪機(jī)的尾流場分布的影響規(guī)律研究”，設(shè)計(jì)了模型試驗(yàn)方案（包括水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)、發(fā)電裝置的安裝以及采集系統(tǒng)的標(biāo)定和調(diào)試）。并加工并制作試驗(yàn)水輪機(jī)和吊裝裝置，給出了預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)