潮流能发电场水轮机排布对流场影响研究

李林杰

中国海洋大学

摘要：

潮流能是一种新型、清洁、无污染的能源，利用潮流能发电的技术经历了多年的发展已经有了长足的进步，各种利用潮流能发电的设备已经相继研制成功。随着潮流能发电项目的产业化、商业化推进，未来潮流能项目有可能面临海上发电场建设的问题。优化潮流能发电设备的布局排布是发电场建设的一个重要环节，它可以直接影响到发电场的经济收益、建设费用和日常维护费用。因此，发电场的建设需要结合潮流能资源的分布、发电设备自身的工作性能以及尾流特性等诸多方面对发电设备的布局进行优化处理。本文通过数值模拟和试验验证的方法，研究水轮机排布对流场的影响，具体的研究内容如下：　　第一，总结国内外利用潮流能发电技术的现状，归纳前人对潮流能尾流场的研究工作。　　第二，利用CFD软件对水平轴水轮机阵列进行三维稳态模拟，研究不同的轴向间距和不同的纵向间距下水平轴水轮机阵列的尾流场、机组的受力、力矩情况、湍流特性。根据水动力学原理以及数值计算方法，模拟不同间距排布下的机组阵列，对比分析流场中压力、速度和湍流的分布情况，得出优化的纵向间距和轴向间距。　　第三，模拟相同间距下不同的叶片旋转方向对流场的影响。给定相同的流速，对比各个流场的尾流场、机组的受力、力矩情况、湍流特性，得出叶片旋转方向的优化排布。　　最后，对水平轴水轮机的布局阵列进行模型试验。测得不同阵列下的尾流场流速分布，绘制流速曲线。将试验结果与数值模拟进行对比，进一步验证数值模拟的结论，为后续研究奠定基础。

关键词：潮流能;发电场;水轮机;布局排布方式

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：机械工程

导师姓名：王树杰

学位年度：2013

语种：中文

分类号：P743.3;TM612

页数：95

在线出版日期：2013-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）