任毅如 ++张田田 ++曾令斌

摘要：为了获得满足潮流能水轮机设计要求的专用翼型，基于遗传算法建立了水轮机翼型优化设计模型，该模型综合考虑了升力系数、阻力系数、升阻比和压力系数等因素，采用XFOIL评估翼型的水动力性能，对几种典型设计要求情况下的水轮机翼型进行了优化设计。数值结果表明，该模型能够根据不同的设计要求获得相对应的水轮机翼型，不仅可以改善翼型的水动力系数，还能够避免翼型空化现象的产生。在最小化压力系数情况下，最大厚度位置更靠近翼型后缘，而最大化升力系数情况下则更靠近翼型前缘。为了达到指定的设计目标，需要考虑多个攻角下的升力系数或压力系数。

关键词：潮流能；水轮机；翼型；水动性能；空化

中图分类号：TK73 文献标识码：A

随着世界经济的发展，能源消耗越来越多。由于化石能源危机以及传统能源所带来的环境污染和碳排放等问题，使得清洁的可再生能源日益重要。潮流能是一种非常重要的新能源，具有可靠、周期性、分布广泛、且可持续等优点。越来越多的国家已经开展了相关的研究，潮流能将在未来的能源中扮演重要角色。为了利用潮流能，采用水轮机作为主要的能量捕获装置，叶片作为直接承受水动力并将其转化为机械能的部件，对潮流能转化效率有重要影响。因此，叶片是潮流能水轮机设计中的关键部件。

在水平轴潮流能叶片设计中，翼型选择、翼展、以及沿展向分布的弦长、厚度和扭转角度分布均为重要影响参数。……