[發(fā)明專利]一種含葉尖小翼葉片的潮流能水輪機(jī)分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011252836.2
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112380648A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任毅如;金其多;劉秉文
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F30/28;F03B3/12
• 代理公司: 深圳市興科達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44260
• 代理人: 桂艷球

本發(fā)明提供一種含葉尖小翼葉片的潮流能水輪機(jī)分析方法，所述潮汐能水輪機(jī)包括主軸及多個葉片，所述葉片包括小翼，所述分析方法包括如下步驟：根據(jù)葉片的幾何數(shù)據(jù)，建立單個葉片的結(jié)構(gòu)模型；建立流場CFD計(jì)算模型；進(jìn)行不確定性分析驗(yàn)證，采用稀疏網(wǎng)格、中等網(wǎng)格和精細(xì)網(wǎng)格三種網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格收斂指數(shù)分析，并通過計(jì)算上述三種網(wǎng)格的功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)離散誤差分析；進(jìn)行水動力特性分析，比較含葉尖小翼葉片潮流能水輪機(jī)與傳統(tǒng)水輪機(jī)的功率系數(shù)、推力系數(shù)，分析小翼對潮流能水輪機(jī)性能的影響；選定設(shè)計(jì)變量，建立設(shè)計(jì)變量與水動力特性數(shù)據(jù)庫，其中，設(shè)計(jì)變量包括小翼的彎曲方向、小翼長度、上弦桿長度和傾斜角。本發(fā)明提供的分析方法精確性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及潮流能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含葉尖小翼葉片的潮流能水輪機(jī)分析方法。

背景技術(shù)

潮流能作為一種可再生清潔能源，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Χ艿礁鲊匾暋Ｈ欢?dāng)前潮流能的發(fā)電效率還處在較低的水平，已經(jīng)成為限制其商業(yè)化的最大障礙。潮流能水輪機(jī)是一種極具潛力的潮流能發(fā)電裝置。水流帶動葉片旋轉(zhuǎn)，可以把水流的動能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)換為電能。在水輪機(jī)設(shè)計(jì)中，葉片是最關(guān)鍵的部件之一，其流體動力學(xué)性能的優(yōu)劣，決定了水輪機(jī)對潮流能的捕獲效率和發(fā)電效率。

因此，實(shí)有必要提供一種新的含葉尖小翼葉片的潮流能水輪機(jī)分析方法，為高能量轉(zhuǎn)換效率的水輪機(jī)葉片的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服裝上述技術(shù)問題，提供一種含葉尖小翼葉片的潮流能水輪機(jī)分析方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種含葉尖小翼葉片的潮流能水輪機(jī)分析方法，所述潮汐能水輪機(jī)包括主軸及安裝于所述主軸的多個葉片，所述葉片包括弧形葉片本體及設(shè)置于所述弧形葉片本體葉尖位置的的小翼，其，所述分析方法包括如下步驟：

S1：根據(jù)所述葉片的幾何數(shù)據(jù)，建立單個所述葉片的結(jié)構(gòu)模型；

S2：根據(jù)所述葉片的結(jié)構(gòu)模型，建立流場CFD計(jì)算模型；

S3：進(jìn)行不確定性分析驗(yàn)證，采用稀疏網(wǎng)格、中等網(wǎng)格和精細(xì)網(wǎng)格三種不同密度的網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格收斂指數(shù)分析，并通過計(jì)算上述三種網(wǎng)格的功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)離散誤差分析；

S4：進(jìn)行水動力特性分析，比較所述含葉尖小翼葉片潮流能水輪機(jī)與傳統(tǒng)水輪機(jī)的功率系數(shù)、推力系數(shù)，分析所述小翼對潮流能水輪機(jī)性能的影響；

S5：選定設(shè)計(jì)變量，建立所述設(shè)計(jì)變量與水動力特性數(shù)據(jù)庫，其中，所述設(shè)計(jì)變量包括所述小翼的彎曲方向、小翼長度、上弦桿長度和傾斜角。

優(yōu)選的，所述弧形葉片本體與所述主軸固定連接，所述小翼包括吸力面小翼，所述吸力面小翼設(shè)置于所述弧形葉片本體的葉尖位置，所述吸力面小翼與所述弧形葉片本體一體成型并光滑過渡，所述吸力面小翼朝向所述弧形葉片本體的吸力面彎曲，并與所述弧形葉片本體的后緣相切，且所述吸力面小翼的中心線與所述弧形葉片本體葉尖的中心相切。

優(yōu)選的，所述吸力面小翼的橫截面積從根部開始沿延展長方向由大變小，所述吸力面小翼的厚度從根部開始沿展長方向由大變小，所述吸力面小翼的長度為所述弧形葉片本體的直徑的1/30-1/15，所述吸力面小翼頂端截面弦長為吸力面小翼長度的1/5-1/10，傾斜角50°-90°。

優(yōu)選的，所述小翼還包括壓力面小翼，所述壓力面小翼設(shè)置于所述弧形葉片本體的葉尖位置，所述壓力面小翼與所述弧形葉片本體一體成型并光滑過渡，所述壓力面小翼朝向所述弧形葉片本體的壓力面彎曲，并與所述弧形葉片本體的后緣相切，且所述壓力面小翼的中心線與所述弧形葉片本體葉尖的中心相切。

優(yōu)選的，所述壓力面小翼的橫截面積從根部開始沿延展長方向由大變小，所述壓力面小翼的厚度從根部開始沿展長方向由大變小，所述壓力面小翼的長度為所述弧形葉片本體的直徑的1/30-1/15，所述壓力面小翼頂端截面弦長為壓力面小翼長度的1/5-1/10，傾斜角50°-90°。