水平轴潮流能捕获桨叶翼型的性能分析与优化*
2015-01-21陈俊华
机电工程 2015年6期
关键词:优化
朱 斌,郑 堤*,乔 峰,陈俊华
(1.宁波大学机械工程与力学学院,浙江宁波315211;2.浙江大学宁波理工学院机能学院,浙江宁波315100)
0 引言
潮流能的开发利用是当前一个热点前沿问题,我国潮流能资源丰富,逐步提高潮流能捕获效率、高效利用潮流能发电,对于优化我国的能源消耗结构、缓解沿海地区的能源压力具有深远意义。
桨叶是潮流能发电的关键部件,如将桨叶沿翼展方向分成n 个截面,每个截面都是一个叶素,而这些叶素是具有不同外形特征的二维翼型[1-3],不同的翼型升阻力系数和导流性能有很大差别,对潮流能捕获有很大影响。在水平轴潮流能桨叶的设计方面,目前普遍采用的是航空翼型和风力发电机专用翼型,缺少适合潮流流动特点的专用翼型。
国内外学者做了大量有关提高水平轴潮流能捕获装置桨叶翼型设计的研究,并得到了较好的成果。Batten W M J 等[4]曾报道利用实验验证的数值方法设计水平轴潮流能水轮机,提高了潮流能捕能效率;王俭超等[5-7]基于CFD 软件针对传统翼型几何形状进行数值仿真,获得了不同翼型的升阻力系数,为翼型选择提供了参考;罗先武等[8]对翼型的流动特性进行分析,为小型潮流能叶片的设计提供了参考;余清清等[9]利用变桨距方式提高潮流能捕获装置在多变流速下的捕能效率。
本研究在上述研究的基础上,通过计算仿真分析确定翼型的修改方案,在保证翼型的升力系数与阻力系数未发生较大改变的前提下设计得到综合利用压差升力和冲击作用力的翼型,提高桨叶整体的能量捕获效率和自启动性能。……
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