双向直驱式潮流能发电轮机性能试验研究-海洋工程.PDF

第３５卷第３期 海 洋 工 程 Ｖｏｌ. ３５ Ｎｏ. ３ ２０１７年５月 ＴＨＥ ＯＣＥＡＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｍａｙ ２０１７ 　 　 文章编号:１００５￣９８６５(２０１７)０３￣０１１９￣０６ 双向直驱式潮流能发电轮机性能实验研究 王世明ꎬ杨志乾ꎬ田　 卡ꎬ吕　 超 (上海海洋大学 工程学院ꎬ上海　 ２０１３０６) 摘　 要:针对潮流能双向来流的特点及当前潮流能发电轮机的研究现状和存在的问题ꎬ提出了一种新型的双向直驱式发电轮 机ꎮ 叶片基本翼型为Ｓ型ꎬ并对其进行受力分析ꎬ得到相应的计算公式ꎬ结合叶片翼型厚度和形状约束ꎬ求解出各个截面的形 状ꎬ并三维建模形成一种新型“Ｓ”翼型轮机ꎮ 轮机两端安装具有防水性能的永磁发电机ꎬ外侧增设双向导流罩ꎬ构成双向直驱 式发电轮机装置模型ꎮ 在水槽实验中ꎬ首先找出不同的模拟流速下获取功率的最佳负载阻值ꎬ在此基础上收集了转速及功率 － 数据ꎬ绘制尖速比 获能系数关系曲线图和流速—获能系数关系曲线图ꎬ可以论证尖速比的取值对获取最佳功率的重要性ꎬ同 时该翼型轮机具有良好的空载启动性能及双向吸收来流的能力ꎬ２ ｍ/ ｓ流速下获能效率最大值接近４０％ꎮ 关键词:Ｓ翼型ꎻ直驱式ꎻ水槽实验ꎻ获能效率ꎻ尖速比 中图分类号:Ｐ７４３.１ꎻＴＫ７３　 　 　 文献标志码:Ａ　 　 　 ＤＯＩ:１０.１６４８３/ ｊ.ｉｓｓｎ.１００５￣９８６５.２０１７.０３.０１６ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｄｉｒｅｃｔ￣ｄｒｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｔｕｒｂｉｎｅ ＷＡＮＧ ＳｈｉｍｉｎｇꎬＹＡＮＧＺｈｉｑｉａｎꎬＴＩＡＮ ＫａꎬＬＶ Ｃｈａｏ (Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＳｈａｎｇｈａｉ Ｏｃｅａｎ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ ２０１３０６ꎬＣｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｗｏ￣ｗａｙ ｆｌｏｗ ｏｆ ｔｉｄａｌ ｃｕｒｒｅｎｔꎬｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｉｄａｌ ｔｕｒｂｉｎｅꎬａ ｎｅｗ ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｄｉｒｅｃｔ￣ｄｒｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｔｕｒｂｉｎｅ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ. Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ａｉｒｆｏｉｌ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌａｄｅ ｉｓ Ｓ￣ｓｈａｐｅｄ. Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｉｔｓ ｆｏｒｃｅꎬ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｆｏｒｍｕｌａｉｓｏｂｔａｉｎｅｄꎬａｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｓｈａｐｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｏｆｔｈｅｂｌａｄｅａｉｒｆｏｉｌꎬｔｈｅｓｈａｐｅｏｆ ｅａｃｈｓｅｃｔｉｏｎｉｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄꎬｔｈｅｎ ａ ｎｅｗ ‘Ｓ’ ａｉｒｆｏｉｌ ｔｕｒｂｉｎｅ ｉｓ ｆｏｒｍｅｄ ｂｙ ３Ｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ. Ａ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｔｗｏ ｓｉｄｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｒｂｉｎｅꎬ ａｎｄ ａ ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｓｈｒｏｕｄ ｉｓ ａｄｄｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｏｕｔｓｉｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｒｂｉｎｅ ｔｏ ｆｏｒｍ ａ ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｄｉｒｅｃｔ￣ｄｒｉｖｅｐｏｗｅｒｔｕｒｂｉｎｅｍｏｄｅｌ.Ｉｎｔｈｅｆｌｕｍｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔꎬｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｌｏａｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｆｌｏｗ ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ. Ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓꎬｔｈｅ ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｄａｔａ ａｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄꎬｔｈｕｓ ｄｒａｗｉｎｇ ｔｈｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｉｐ ｓｐ