水平轴潮流能发电系统能量捕获机构研究

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1、第46卷第18期机械工程学报VO1．46NO．182010年9月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGSep．2010DoI：1O．3901／JrIE．2010．18．150水平轴潮流能发电系统能量捕获机构研究木马舜李伟刘宏伟林勇刚(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室杭州310027)摘要：能量捕获机构是水平轴潮流能发电系统的关键部件。在叶素动量理论的基础上设计三叶片结构的潮流能透平装置，采用变速运行的晟优叶片设计方法设计叶片的几何特性，在考虑必要的模型修正后建立水动力学性能预测的数字模型，对捕能装置在不同安装角下的性能

2、进行理论预测。预测结果显示捕能装置的水动力学设计是有效的。在实际海况下对捕能装置进行测试，试验结果显示捕能装置工作正常，设计尖速比附近的功率系数达到0．341，验证捕能装置设计方法的有效性。将试验结果与理论预测进行对比发现试验值略低于理论值，但两者总体上比较一致，验证数字预测模型的正确性和有效性。关键词：潮流能水平轴捕能装置叶素动量理论中图分类号：TM619TK73ResearchontheEnergyCaptureDeviceofHorizontalAxisTidalCurrentEnergyConversionSystemsMAShunLI

3、WeiLIUHongweiLINYonggang(StateKeyLaboratoryofFluidPowerTransmissionandControl，ZhejiangUniversity,Hangzhou310027)Abstract：Energycapturedeviceisthekeycomponentofthehorizontalaxistidalcurrentenergyconversionsystem．Basedonbladeelementmomentumtheory,athreebladedtidalcurrentturbin

4、eisdesignedandtested．Thebladegeometryisdeterminedbyusingtheoptimalbladedesignmethodforvariable-speedoperation．Ahydrodynamicperformancepredictionmodelincludingnecessarymodificationsisestablished，withwhichtheturbineperformanceforvariousbladepitchanglesispredicted．Theprediction

5、resultssuggestthatthehydrodynamicdesignoftheturbineisvalid．Thentheturbineisconstructedandtestedunderrealofshoreconditions．Experimentalresultsshowthattheturbinefunctionswellandthepowercoeficientaroundthedesignpointreaches0．341．thusvalidatingtheefectivenessoftheturbinedesignme

6、thod．Acomparisonismadebetweenexperimentalresultsandtheoreticalpredictions．Althoughtheexperimentaldataisslightlylower,itisgenerallyconsistentwiththosederivedfromthemode1．Hence，thecorrectnessandvalidityofthenumericalpredictionmodelareproven．Keywords：TidalcurrentenergyHorizonta

7、laxisEnergycapturedeviceBladeelementmomentumtheory改善我国的能源消费结构，缓解沿海及海岛地区的0前言能源压力具有重要意义。能量捕获机构是潮流能发电系统的关键部件随着传统化石能源的过度消耗，全球兴起了开之一，通常较多采用的是透平机构的形式。透平机发利用可再生能源的热潮。潮流做水平运动所含的构的水动力学性能是决定潮流能发电系统能量利用动能即潮流能是一种功率密度大、能量稳定、具有率的主要因素。国外在这方面研究起步较早。英国较强规律性和可预测性的优秀新能源。我国的潮流南安普顿大学针对水平轴潮流能透平装置

8、进行了水能资源相对比较丰富¨，利用潮流能进行发电对于动力学设计及性能预测方法的研究J，并在实验室里搭建了模型装置，通过气穴隧道及拖曳水槽试验对理论预测