密度比对半主动拍动翼海流能采集系统影响研究-论文.pdf

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1、第31卷第8期机电工程V0I．31No．82014年8月JournalofMechanical&ElectricalEngineeringAug．2014DOI：10．3969／j．issn．1001—4551．2014．08．005密度比对半主动拍动翼海流能采集系统影响研究半满溢，滕录葆，邓见(浙江大学航空航天学院，浙江杭州310027)摘要：针对基于振荡水翼的海流能采集系统水动力学机理尚不完全清楚的问题，对半主动海流能采集系统的各项参数进行了数值模拟研究。半主动海流能采集系统俯仰运动由执行机构通过外力控制，升沉运动由作用在水翼上的水动力激发。先研究了

2、最大有效攻角、拍动频率对系统能量采集效率的影响，进一步研究了水翼与流体的密度比对系统能量采集效率的影响。研究结果表明，密度比对系统的能量采集效率有较大影响，在所选用的参数范围内，能量采集效率随着密度比减小而增大。因此，水翼本身的惯性的影响在半主动海流能采集系统的研究中不可忽略。关键词：海流能采集；振荡水翼；流体动力学；密度比中图分类号：0351．2；TH6文献标志码：A文章编号：1001-4551(2014)08-0979—06Massratioeffectonoceancurrentenergyharvestingeficiencythllrougha

3、se~mi-actuiveflI1appPilngflOoillMANYi，TENGLu-bao，DENGJian(SchoolofAeronauticsandAstronautics，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Aimingatperformanceofenergyharvestingeficiencythroughasemi—activeflappingfoil，acomputationalfluiddynamicmethodwascarriedout．Toachievesucha

4、nenergyharvestingsystem，modecouplingbetweenmultipledegreesof~eedomwasusuallyneeded，whichmeanscontrollingonemotionmodewhileextractingenergyviatheotherfollowingmodes．First，themaximumeffectiveangleofattackandflapping~equencywereexamined．Then，withmoreinterests，themassratiobetweenthew

5、inganditssurroundingfluidwasinvestigated．Theresultsindicatethatthemassratiosignificantlyaffectstheenergyextractingefficiency．Duringtheparametersconcerned，theeficiencyincreasesalongwiththedecreaseofthemassratio．Thissuggeststhatthemassratio，orinertialeffectshastobetakenintoaccountw

6、henevaluatingtheperformanceoftheflappingfoilbasedenergyharvestingsystem．Keywords：oceancurrentenergyharvesting；flappingfoil；fluiddynamics；densityratio趣。其中，海流能和潮汐能以其储量大、环境友好等特0引言点脱颖而出n。至今世界各国已经兴建了很多海流能发电机组。然而，传统的海能流采集系统通常基于叶随着化石能源日益枯竭，人们对于更加清洁的风轮机械，利用旋转叶轮收集能量，这种能量采集方式有能、水能、太阳能等可再生能

7、源产生了越来越多的兴很多缺点]。首先，旋转叶轮对于海洋生物的繁衍和收稿日期：2014—04—11基金项目：国家自然科学基金资助项目(11272283)；浙江省自然科学基金资助项目(LY12A02006)；浙江大学海洋学科交叉研究引导基金资助项目(2012HY023B)作者简介：满溢(1988一)，男，山东青岛人，主要从事流体计算方面的研究．E—mail：manyi．admin@gmail．coln通信联系人：邓见，男，博士，副教授，硕士生导师．E-mail：zjudengjian@gmail．com机电工程第31卷迁徙构成威胁；其次，常规基于水轮机的海能

8、流采集系有效地能量采集。统理想的工况通常需要5～7节(2．57m／s～3．6m／