矩形潮流能水轮机的研究论文

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1、矩形潮流能水轮机研究摘要2011年3月，日本大地震导致的福岛核电站爆炸及核泄漏证明核能潜在着巨大的风险，开发利用绿色环保的新能源和可再生能源成为维系中国能源可持续发展的当务之急。中国的海洋潮流能资源丰富，设计研究新型的潮流能转换装置具有重要的理论意义和应用价值。由于潮流是双向往复周期性运动的，常见的水平轴潮流发电装置，只适合在迎流状态下工作，背流状态下工作时的能量转换效率极低，因此需配装对流换向装置或变桨装置，成本高昂。Darrieus型垂直轴水轮机对来流虽有良好的方向适应性，能量转换效率不受来流方向的影响，但能量转换效率偏低。鉴于上述两种潮流能转换装置的不足，结合潮流运动规律，本文设计

2、了一种新型潮流能发电转换装置——矩形潮流能水轮机。本文基于流体力学的基本原理，应用CFD软件FLUENT研究矩形潮流能水轮机的水动力性能。考虑到计算设备配置、计算量大、耗时长等现实问题，将三维实体模型简化为二维计算模型，探讨矩形潮流能水轮机流场的数值计算方法，确定了一些主要参数对矩形水轮机性能的影响效应，在一定程度上反映了矩形水轮机的运行特征和规律。2011年4月，加工制作了矩形潮流能水轮机模型，并在哈尔滨工程大学循环水池实验室进行了模型实验，对矩形水轮机的性能进行了测试，获得了一系列的结果。研究结果表明：矩形水轮机具有良好的双向来流单向旋转特性，能够适应潮流的周期性往复运动规律，正反来

3、流，无需“偏航控制”，传动轴转向一致，能量捕获能力相同；此外，其具有更高的能量捕获能力特性，非常适合于低水头、大流量的潮流能的转换，在我国海洋潮流能开发利用中具有广阔的应用前景。关键词：潮流能；矩形；FLUENT；低水头矩形潮流能水轮机研究ABSTRACTInMarch2011，FukushimanuclearpowerplantsandnuclearexplosionleakagewhichiscausedbyJapaneseearthquakeproofsthatthepotentialrisksofnuclearenergy．Developmentandutilizationofn

4、ewgreenenergyandrenewableenergyhasbecomethetopprioritywhichmaintainsthesustainableenergydevelopment．Chinaisoneoftherichestcountriesthathavelargeamountsofoceancurrentsresources，SOdesigningnewenergyconversiondeviceshasveryimportanttheoreticalsignificanceandapplicationvalue．Asweknownthatthetidalcurr

5、entistwo-wayreciprocatingmotion．Commonhorizontalaxistidalgeneratingdeviceisonlysuitableforthefront-flowmode．Theenergyconversionefficiencyisverylowwhileitisworkingundertheback-flowmode，SOitrequirestobeequippedwithconvectionorpitchcontrollingdeviceanditcoststoomuch．TheDarrieus—typeverticalaxisturbi

6、nehasagooddirectionoftheadaptabilitytoinflow,andtheenergyconversionefficiencyisnotaffectedbythedirectionoftheflow,however,theenergyconversionefficiencyislow．Inordertoovercometheabovetwodeficienciesofthedevice，combinedwiththemotionlawofthetidalcurrent，hasdesignedakindofnewtidalcurrentpowerconversi

7、ondevice--TheRectangularTidalCurrentTurbine．Inthispaper,theCFDsoftware‘‘FLUENT”isusedtodotheresearchtothehydrodynamicperformanceoftherectangulartidalturbineandalltheaboveisbasedonthebasicprinciplesoffluidmechanics．Taki