潮流能驱动的柔性叶片水轮机水动力性能试验的研究论文.pdf 全文 文档投稿网

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潮流能驱动的柔性叶片水轮机水动力性能试验研究 摘要 目前用于获取海洋潮流能的潮流水轮机均采用刚性叶片，对工作流速要求 高，噪音大，空蚀现象严重，且锋利的边缘容易对鱼类等海洋生物造成伤害， 这些都是造成目前潮流能开发力度不够的重要因素。柔性叶片水轮机作为一种 新型换能装置，其叶片由柔性材料制成，起转能力强，转速低，空蚀现象不明 显，具有很多刚性叶片所不具有的特点。更具工程开发意义的特点是，柔性叶 片水轮机转子转向只与叶片的安装方式有关，而不受水流流向控制，因此可广 泛应用于流向多变的工况下。 在流体作用下，柔性叶片不断发生形位变换，自适应流体呈现翼形结构， 承受阻力的同时可充分利用流体的升力效应做功，阻力效应和升力效应是彼消 此长相互更替的关系，在相互转化过程中共同充当水轮机旋转的动力，，高效提 取流体能。 本文首先以四叶片帆翼式水轮机转子为例，介绍了柔性叶片水轮机的工作 原理。分析了叶片的运动和受力，建立了评价柔性叶片水轮机水动力性能的数 学模型，探讨了方程中对柔性叶片水轮机性能的众多影响因素，提出了目前国 内外科研机构在流体和柔性体双向耦合理论研究中普遍遇到的问题，从而将解 决问题的方法转向以风浪流水槽试验为基础的试验分析法。 在无量纲分析理论的指导下，作者找到与叶片形状和水轮机结构有关的一 系列无量纲参数，这些参数的大小直接影响了柔性叶片水轮机的获能能力。对 应这些参数的变化，设计了多个水轮机转子模型，提出了合理的试验方案，解 决了试验过程中的诸多难题，

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