雙水翼聯動捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)設計與水動力分析.pdf

1、為治理環(huán)境污染，近年來我國政府愈加重視對清潔可再生能源的開發(fā)與利用。潮流能作為海洋能的一種，對于我國具有巨大的開發(fā)價值。本文中研究了一種采用雙水翼聯動振蕩方式的捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)，為未來設計和開發(fā)潮流發(fā)電裝置提供可靠的理論支持。
　　水翼的振蕩運動可分解為垂直方向的升沉運動與繞俯仰軸的俯仰運動。雙水翼聯動系統(tǒng)不僅可以將水翼捕獲的水能轉化為發(fā)電機的機械能，雙水翼系統(tǒng)的聯動作用使發(fā)電系統(tǒng)具有良好的自維持與自啟動性能。為了研究雙水翼聯動

2、系統(tǒng)的性能，本文做了以下研究工作:
　　提出了雙水翼聯動捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)，并介紹了該系統(tǒng)的基本工作原理與水翼捕能的基本概念，基于CFD技術探討了水翼水動力性能，根據分析結果選擇翼型為NACA0018，折算頻率為0.14、俯仰角為75°作為雙水翼聯動捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)設計的基礎參數。
　　基于Theodoersen理論建立了大攻角振蕩水翼水動力性能數學計算模型，并在Simulink平臺上設計仿真模型，基于該模型預測了NACA

3、0018水翼的水動力特性，并將結果與基于Fluent軟件的數值仿真模型預測結果進行對比。對比結果顯示，大攻角振蕩水翼水動力性能數學計算模型可以獲得相近與數值仿真模型的預測結果，可用于潮流發(fā)電液壓系統(tǒng)的實時計算水動力系數與反饋控制。
　　根據雙水翼聯動捕獲潮流能發(fā)電系統(tǒng)原理設計了液壓傳動系統(tǒng)，在AMESim軟件中構建液壓系統(tǒng)模型，并通過數據接口與Simulink平臺構建了聯合仿真模型。利用聯合模型研究了升降液壓缸內徑對水翼捕能與液壓

4、系統(tǒng)的影響，通過施加擾動來研究雙水翼聯動系統(tǒng)的自維持性能。
　　當發(fā)電系統(tǒng)捕能功率為2kW，振蕩周期T=2s，弦長與升沉運動幅值為0.5m，對于升降液壓缸內徑為25mm、30mm與35mm三組模型，內徑越小，系統(tǒng)捕能效率、傳動效率越高。D=30mm模型可獲得28.73％捕能效率與69.83％傳動效率;對水翼振蕩過程施加持續(xù)時間為半個周期和一個周期，幅值為最大升力的擾動力，結果顯示在正擾動與負擾動下，雙水翼聯動系統(tǒng)均能在3個周期后恢