水平轴潮流能捕获桨叶设计流速研究

针对定桨距桨叶在时变潮流流速中设计流速选取的关键问题,应用叶素动量与流体动力学理论,建立变流速中设计流速与桨叶捕获功率之间的数学模型。结合韭山列岛的实测数据,以潮流流速变化的一个半月周期内捕获总能量最大为目标,利用MATLAB计算迭代得到合适的设计流速。与最大潮流流速作为设计流速的设计方法作对比,对不同流速下桨叶的旋转角速度及捕获功率情况作理论预测对比。搭建实验平台进行实际测试,结果显示:基于合适设计流速下的桨叶设计在潮流流速变化的大部分时间段内功率捕获优于以往设计桨叶,在潮流流速变化的一个半月周期内捕获总能提高了约8%,验证了该设计方法的正确性与合理性,本结论对变流速中定桨距桨叶的设计具有一定参考价值。

变流速水平轴潮流能桨叶的设计研究

潮流流速呈周期性变化,针对水平轴定桨距桨叶中设计流速的参数选取问题,以捕能总量最优为目标,结合流体动力学、叶素动量理论与贝茨理论,推导并建立桨叶设计流速与周期捕获总能之间的数学模型,对实验地点的海水流速变化进行测试,计算桨叶的设计流速。采用Wilson叶片优化设计方法,同时另取最大潮流流速为设计流速,与上述设计方法进行对比设计,利用MATLAB软件得到直径为1.3m两种桨叶的外形参数。通过海上实验平台对桨叶性能测试对比,结果表明该方法的设计桨叶在大部分低流速时间段内的功率捕获高于其对比桨叶,与理论对比计算值相符,实现周期内捕获总能最优,为变流速海域的桨叶设计提供参考。