柔性叶片水流发电模型实验研究

提出一种新型海洋潮流能发电获能装置——柔性叶片水流发电装置,该装置不同于传统刚性叶片水轮机的最大特点为采用柔性材料制作叶片。制作几种不同形式的柔性叶片水流发电装置模型,在中国海洋大学教育部重点实验室大型风-浪-流水槽中进行模型实验,对其水动力学特性进行验证,并进一步对柔性叶片安装方式、叶片的形状等与水流发电装置获能系数之间的关系进行了研究。研究结果表明,柔性叶片水流发电装置具有适合于海洋潮流能特点的水动力学性能,在海洋潮流能开发利用中具有较好的应用前景。

潮流发电帆翼式柔性叶片水轮机实验研究

潮流发电水轮机是海洋潮流能发电系统的核心组成部分。帆翼式柔性叶片水轮机是一种全新水流发电装置,叶片由柔性材料制成,在流体力作用下自动调节攻角,能充分利用流体的升力和阻力效应做功。以帆翼式柔性叶片水轮机获能系数为研究目标,采用因次分析法初步分析可能影响获能系数的因素,通过模型实验对叶片弧弦比、叶片边弦比、叶片密度与获能系数的关系进行研究。不同结构形式转子存在不同叶片弧弦比最佳值,叶片边弦比愈大,获能能力愈强;在一定范围内,叶片密度较小时,获能与起转能力强,转速波动性较大,适用于低流速工况;反之获能与起转能力弱,稳定性较好,电能质量较高,适用于高流速工况。最后提出优化方案,实验证实优化后水轮机在获能能力和发电能力上均有所提高。

柔性叶片水轮机数值模拟研究

分析柔性叶片结构和力学特性,建立了多节点动力学方程,提出了柔性叶片流固耦合的求解思路;结合实验研究,建立了3个转角位置的物理模型,采用UDF(User-Defined Function)控制动网格,实现不同转速下柔性叶片水轮机的数值模拟,研究了尖速比、弧弦比等对柔性叶片水轮机水动力特性的影响,数值模拟结果与实验值吻合较好。

柔性叶片水轮机力学性能测算方法研究

针对一种新型潮流能发电获能装置——柔性叶片水轮机,采用风浪流水槽模型试验和Fluent数值模拟两种方法测算水力学性能参数,分析了两者测算结果的差异,并通过数值模拟法测算了柔性叶片水轮机力学特性,方法简便,对柔性叶片水轮机的开发利用具有指导意义。

潮流能柔性叶片水轮机水动力学特性分析

提出了一种新型海洋潮流能获取装置——潮流能柔性叶片水轮机。其叶片采用柔性材料,可适应流体发生形变,从而它能自动调节攻角,能充分利用流体的升力效应和阻力效应做功,具有独特的水动力学特性。以柔性叶片水轮机获能系数(C_p)为主要研究目标,通过水槽模型实验对其影响因素进行了研究。实验证实了该柔性叶片水轮机的独特水动力学特性,而且证明,叶片形状和水轮机结构形式是其性能的主要影响因素,并通过分析得到了具有较佳水动力学特性的水轮机的叶片形状和水轮机结构形式。