浪流耦合发电装置水动力性能研究

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1、学校代码：10264研究生学号：M150650744上海海洋大学硕士学位论文题目：浪流耦合发电装置水动力性能研究ResearchonHydrodynamicPerformanceof英文题目：WaveFlowCouplingPowerGenerationDevice专业：机械工程研究方向：海洋工程装备优化姓名：邓智雯指导教师：宋秋红二O一八年四月四日上海海洋大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文

2、为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海海洋大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权上海海洋大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□本学位论文属于，在年解密后适用本版权书。不保密□学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日上海海洋大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名工作单位职称备注董达善上海海事大学教

3、授主席刘龙上海海事大学副教授委员李雷上海电机学院教授委员委员委员委员委员赵煜上海海洋大学讲师秘书答辩地点答辩日期上海海洋大学硕士学位论文浪流耦合发电装置水动力性能研究摘要全球经济水平快速发展的背后所带来的是能源危机和自然生态环境的污染。在保持社会经济增长的同时，大力发展可再生清洁能源已经成为实现人类社会可持续发展重要手段。储量惊人的海洋能资源逐渐引起世界各国学者的关注。本课题首先介绍一种新研发的浪流耦合发电装置，该装置可以获取波浪能和潮流能，并将其转化为电能而得以利用。但是由于该发电装置还处于开发阶段，技术尚未成熟。本研究运用计算流体力学（CFD）、试验设计（DOE）以及水槽试验的方法，通过对

4、叶轮翼型的选择与水动力性能分析、叶轮叶片的设计与动力特性分析、导流罩结构参数的优化及水槽试验分析，研究了该发电装置的获能装置部分的水动力性能，以期提高其获能效率。本文针对叶轮翼型的选择进行了分析，通过选取弯度不同的NACAM10和NACAM19两种翼型作为基础翼型分别构造出不同的两种S形翼型，运用CFD方法对两种翼型进行了水动力分析，结果显示：弯度较小NACAM10构造的S形翼型水动力特性较优，并得到了其最佳冲角、升阻比等水动力性能的参数。在得到了S形翼型的相关参数之后，基于升力法，对叶轮叶片进行了设计，并运用CAD制图软件对设计好的叶轮进行了三维建模。通过CFD软件对其进行了流态分析，验证了

5、设计方案的合理性，并计算出了叶轮推力系数与转矩系数，为今后水轮机机组安装提供参考。针对导流罩的结构参数，提出了采用数值模拟与实验设计相结合的方法对其进行优化。根据正交实验表，设计了9组不同结构参数的实验方案。发现不同结构参数组合下，导流罩的加速性能明显不同；总结出影响导流罩加速性能的结构参数主次顺序。最终确定了当扩口段长为1000mm、中间段长度为800mm、开口张角为15°时为最优的参数组合。最后通过水槽试验，验证了仿真结果的正确性。并得到了水轮机在正向工况与反向工况下，其输出功率随流速不同的变化规律，发现同流速工况下，正、反向工况输出功率相差不大，印证了本文所设计的叶轮的双向获能特性；发现

6、该水轮机在流速为2m/s时，获能效率达到了最大，为16%左右，验证了该水轮机设计的合理性，并给今后水轮机的设计与研究提供了数据与参考。关键词：海洋能发电，翼型，水轮机，导流罩，水动力性能，计算流体力学I上海海洋大学硕士学位论文ResearchonHydrodynamicPerformanceofWaveFlowCouplingPowerGenerationDeviceABSTRACTWiththerapiddevelopmentoftheglobaleconomy,theenergycrisisandthepollutionofthenaturalecologicalenvironmentha

7、vebeenappeared.Whilemaintainingeconomichigherrapidgrowth,developingrenewablecleanenergyhasbecomeanimportantmeanstoachievesustainabledevelopmentofhumansociety.Scholarsfromallovertheworldaregraduallyatt