变桨距角下水平轴海流能水轮机水动力特性及结构性能

摘要：

基于CFD对海流能水轮机二维水翼进行数值模拟,通过分析不同攻角下的升阻比,得到了该水翼的最佳攻角.利用Matlab对Wilson设计法进行编程,完成设计功率为20 kW海流能水轮机叶片的三维设计.利用CFD对水平轴海流能整体发电装置及支撑结构周围流场进行了计算,研究了功率系数、力矩系数和轴向力系数在不同桨距角下随叶尖速比的变化情况;采用有限单元法对水动力载荷作用下的水平轴潮流能整体发电装置进行结构计算,探讨了水轮机叶片的应力和应变在不同桨距角下随叶尖速比的变化情况.结果表明:在1°~5°的桨距角范围内,增大桨距角,有利于低转速下启动水轮机;流速过大时,增大桨距角可有效减小轴向荷载及叶片的形变和应力;在最优工况下,水轮机的功率系数达到0.301,并且满足材料强度要求.研究成果有益于海流能水轮机装置的设计和优化.

关键词：水平轴海流能水轮机、水动力特性、应力应变、攻角、桨距角、叶尖速比、数值模拟

所属期刊栏目：35

分类号：S277.9(农田水利)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51479085,11262008;霍英东教育基金会青年教师基金资助项目141120

在线出版日期：2017-06-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：393-397