潮流能自由变偏角水轮机限位角优化方法

针对潮流能水轮机中的水动力问题,采用基于粘性CFD理论的多体耦合数值模拟方法对影响潮流能自由变偏角水轮机水动力性能的重要参数限位角进行研究.通过对比不同限位角下叶片偏角和水轮机转矩变化规律,阐明了限位角对水轮机运动特性和动力特性的影响规律.以水轮机功率最大化为优化目标,提出了限位角参数优化选取方法,并进行了实例验证.研究表明:当叶片摆动到限位角时,偏角由限位角的大小决定,限位角上限和下限对偏角的控制区域不同,这样可以通过单独调节限位角的上限或者下限分别改善叶片在不同方位角处的水动力特性.     

离散元方法及其在海洋工程中的应用综述

离散元方法(Distinct Element Method, DEM)作为一种适于分析非连续介质力学行为的数值模拟方法,已广泛应用于海洋工程领域。介绍DEM基本原理,基于大量文献调研,归纳总结DEM在海洋工程中的应用现状,包括海洋工程装备与海冰、海床相互作用以及海床冲刷与颗粒运移模拟等方面的应用,并对DEM在海洋工程中的应用发展趋势进行探讨。     

流水摆式发电系统数值仿真

流水摆式发动机及发电系统是一种新型能量转换装置.它通过叶片在流水中往复摆动出力,带动发电系统将水流动能转换为电能.该装置主要由支撑系统、叶片、叶片运动机构、换向机构、机械传动系统和发电系统等组成.文中采用流管法建立叶片的水动力模型,并根据装置的机构特征建立机构的动力学仿真模型.通过水动力模型和动力学方程的耦合求解分析系统的动力学特性,并与试验结果进行对比来验证其有效性.研究结果对于装置的优化设计具有重要意义.     

二维垂直轴水轮机强迫振荡水动力性能分析

潮流能水轮机水动力主要和叶片的相对运动速度有关,为了探讨实际海况条件下,漂浮式立轴水轮机水动力特性与波浪及水轮机的波浪运动响应之间的关系,采用水轮机旋转运动与强迫振荡运动的组合模拟立轴水轮机的纵荡和横荡运动,并用CFX软件对均匀来流中二维水轮机强迫振荡时的流场和水动力特性进行了分析,阐明了不同振荡圆频率、幅值、速比等参数对水轮机水动力的影响规律。研究表明:与水轮机在均匀来流环境中仅做旋转运动相比,横荡使水轮机产生类似卡门涡街的尾迹,纵荡使尾涡间距发生疏密变化;同时水轮机载荷瞬时值的峰值产生较大波动,峰值包络线的波动频率为水轮机振荡频率,在小振幅情况下,包络线波动幅值和水轮机振荡速度的振幅成线性关系。     

立轴风力机空气动力学性能流管模型研究

为提高流管模型在立轴风力机空气动力学性能预报中的准确性,根据不同速比范围内立轴风力机空气动力学特性,研究分析了双盘面多流管模型的有效性和局限性,并引入动态失速模型和附加阻力系数对流管模型进行修正.算例结果表明:修正后的流管模型可以较准确地预报低速比区域内的动态失速效应和高速比区域内的第二效应,理论计算结果与实验值符合较好,能准确反映立轴风力机空气动力学性能变化规律,适用于立轴风力机气动性能设计分析.     

剪切流下潮流能水平轴水轮机的水动力分析

为研究剪切流下潮流能水平轴水轮机的水动力问题，本文采用叶素动量理论与动态入流模型相结合的方法，考虑相对入流速度的时域变化，计算了不同剪切率下水轮机的各水动力系数，探究了剪切率对潮流能水平轴水轮机的水动力载荷特性的影响规律。经验证，数值模型与CFD模拟结果吻合良好。结果表明：一定范围内，同一速比下，剪切率对时均轴向力系数的影响不明显，对时均功率系数的影响大约以最优速比为分界，高速比时剪切率越大，功率系数越大，低速比时关系不明显；水动力系数的波动周期与叶轮旋转周期存在倍数关系；水动力系数的幅值与剪切率呈近似线性关系。本文可为剪切流下潮流能水平轴水轮机的载荷分析、设计优化提供有效的预报。     

水平轴潮流能水轮机实验方法发展现状

潮流能可预测性强、能量密度大，具有广阔的开发前景。水平轴潮流能水轮机是发电效率最高的潮流能装置，世界各国对水平轴潮流能水轮机进行了大量实验研究。本文阐述了国内外水平轴潮流能水轮机的实验方法，包括实验设施、实验模型、实验平台和测量方法；并从均匀流和复杂环境两个方面对水平轴水轮机的模型实验现状进行总结和评价；分析目前水平轴潮流水轮机模型实验中存在的不足，并对未来的水轮机模型实验提出了一些建议，这对潮流能的开发具有重要意义。