海浪发电机双向轴流叶轮设计与仿真分析Design and simulation analysis of axial-flow reversible impeller of wave generator
王世明,申玉,田卡,吕超,白连平
摘要(Abstract):
为了使海洋浮标具备正常的定位及监测功能,需要合理地进行双向轴流叶轮的选型分析。采用软件对翼型进行选择,并通过Fluent软件对翼型进行水动力仿真分析,由压力云图得到影响流体动力性能的主要因素是前半段的弧线。基于此设计S翼型,进行UG建模,并通过接口导入Fluent软件进行叶轮仿真,以选定叶片数量。采用叶素动量理论(BEM)对海流能自供电浮标叶轮翼型进行原理分析,建立Bladed模型,仿真得到叶轮输出特性,从而验证了水动力仿真的正确性。通过模拟试验平台对所设计叶轮的可行性进行验证。结果表明:桨距角为15°,尖速比为4,叶片数量为4的叶轮在流速2.2 m/s下获能效率最大,其数值接近40%。通过对仿真及理论分析的正确性进行验证,能够为之后的水槽及海试试验提供数据参考。
关键词(KeyWords): 水动力仿真;叶素动量理论;模拟实验平台;获能效率
基金项目(Foundation): 国家海洋局2013年海洋可再生能源专项资助项目(SHME2013JS01)
作者(Author): 王世明,申玉,田卡,吕超,白连平
DOI: 10.13928/j.cnki.wrahe.2018.08.028
参考文献(References):
- [1]王波,李民,刘世萱,等.海洋资料浮标观测技术应用现状及发展趋势[J].仪器仪表学报,2014,35(11):2401-2414.
- [2]赵聪蛟,周燕.国内海洋浮标监测系统研究概况[J].海洋开发与管理,2013,30(11):13-18.
- [3]宋保维,丁文俊,毛昭勇.基于波浪能的海洋浮标发电系统[J].机械工程学报,2012,48(12):139-143.
- [4]王兵振,廖微,张巍.水平轴潮流能叶轮尖速比特性分析研究[J].海洋工程,2015,33(6):100-105.
- [5]王树齐,张亮,徐刚,等.自由面条件下水平轴潮流能叶轮水动力研究[J].哈尔滨工程大学学报,2016,37(10):1330-1334.
- [6]刘雪峰.潮流能水轮机叶片设计及其性能研究[D].浙江:浙江海洋学院,2014.
- [7]韩占忠.FLUENT流体工程仿真计算实例与分析[M].北京:北京理工大学出版社,2009.
- [8]陈颖,张丽珍,王世明.叶片式海流能发电装置的叶片流场仿真[J].上海海洋大学学报,2015,24(1):146-151.
- [9]童军杰,马晓茜.叶轮叶片数目对双通道海流能发电装置的影响[J].太阳能学报,2016,37(7):1884-1890.
- [10]BURTON T,JENKINS N,SHARPE D,et al.Wind energy handbook[M].New York:John Wiley&Sons,2011.
- [11]BOSSANYI E A.GH bladed user manual[M].UK:Garrad Hassan and Partners Ltd.,2009.
- [12]BOSSANYI E A.GH-Bladed theory manual[M].UK:Garrad Hassan and Partners Ltd.,2003.
- [13]白旭,仇北平,乐智斌.圆柱体涡激振动海流能捕获效率影响参数分析[J].可再生能源,2017,35(5):784-790.
- [14]尹锐.基于CFD的水平轴海流能水轮机叶片设计及水动力学特性研究[D].昆明:昆明理工大学,2016.
- [15]王海峰,熊焰,崔琳,等.海流能发电系统转换效率测试技术研究[J].海洋技术,2009,28(4):97-100.
- [16]崔琳,王海峰,熊焰,等.波浪能发电系统转换效率实验室测试技术研究[J].海洋技术,2009,28(2):115-118.