潮流能水轮机尾流场特性分析及多机组阵列影响规律研究

Because of the wake effects of turbines in multi-array tidal current electric power generation field, the performance of the flow field around of the turbines were changed, thus influent the power capture of electric power generation field. The wake performance of tidal current turbines was studied and its effect on multi-array tidal current turbines was analyzed. The research work on the wake in multi-array of tidal current turbines has great significance on the optimization of multi-array turbines arrangement in tidal current electric power generation field, which can improve the electric power generation and the economic benefits. It also has great guiding significance on the engineering, industrialization and large-scale development of tidal current convertors, and provides evidence for environment evaluation in the future..This study was carried out on the base of the multi-array of horizontal axis tidal turbines. By theory calculation and numerical simulation, the wake performance of different types of tidal current turbines under some conditions was analyzed. Try to investigate the wake field performance of different types and parameters of tidal current turbines in different flow velocity distribution. The mutual effect on the multi-array turbines of different distance of separation between the turbines and different arrangement of them was studied, and the optimization arrangement of turbines was also explored. By comparisons of the numerical computation and the model test results, the correctness of the theory calculation and numerical simulation was validated.

在潮流能发电场机组阵列中，由于水轮机的尾流效应，改变了机组周围的流场特性，从而影响了整个发电场的效能。本项目对潮流能水轮机的尾流场特性及其对多机组阵列的影响规律进行分析，对于优化潮流电站机组阵列布局，提高潮流电站的发电量，提高经济效益有非常重要的意义。对未来潮流能发电装置的工程化、产业化和规模化有一定的指导意义，也为环境评价提供依据。.本研究以水平轴潮流能发电机组为研究对象，通过理论计算和数值模拟，在不同的条件下，对不同形式的潮流能水轮机的尾流特性进行分析。找出在不同流速分布下，不同类型和参数的水轮机尾流场特性。并对不同间距和不同布局方式的机组阵列中的水轮机之间的影响规律进行研究，找出优化的水轮机布局方案。通过与实验室水槽模型试验结果进行对比，验证理论分析和数值模拟结果的正确性。

在潮流能发电场的建设中，为了获取更多的能量，在潮流能发电场中布置多个潮流能水轮机组。由于水轮机的尾流效应，改变了机组周围的流场特性，从而影响了整个发电场的效能。本项目以水平轴潮流能发电水轮机为研究对象，对单机组和多机组的潮流能发电水轮机的尾流特性进行研究。通过理论计算和数值模拟，在不同的条件下，对不同形式的潮流能水轮机的尾流特性进行分析，找出在不同流速分布下，不同类型和参数的水轮机尾流场特性。并对不同间距和不同布局方式的机组阵列中的水轮机之间的影响规律进行研究，找出优化的水轮机布局方案。研制了单机组和多机组试验方案，通过将数值模拟结果与水槽模型试验结果进行对比，验证理论分析和数值模拟结果的正确性。.本项目也对实际复杂海底对潮流场的影响规律进行了研究。采用数值模拟方法研究了潮流场内部流动在海底地形作用下的变化规律，并探讨其对水平轴潮流能水轮机水动力学性能的影响。对安放水轮机位置处流速随水深的变化规律进行了分析，讨论了上游来流在底部地形和水轮机双重因素作用下的变化趋势；对比了在不同工况下海底地形条件对水轮机水动力学性能的影响，并进一步分析了真实潮流场中水轮机尾流的分布特性。.为了进一步研究潮流能水轮机翼型几何参数对其水动力学性能的影响规律，本项目也对潮流能水轮机专用翼型的水动力学特性进行了研究。通过在CFD软件中对新翼型进行二维翼型绕流数值计算并比较数值计算结果，研究了几何参数对潮流能水轮机翼型升力系数、阻力系数、最大升阻比、高升阻比范围以及失速特性等水动力学性能的影响规律，为潮流能水轮机翼型的选取和潮流能水轮机专用翼型的设计提供参考。.本项目对潮流能水轮机的尾流场特性及其对多机组阵列的影响规律进行分析，对于优化潮流电站机组阵列布局，提高潮流电站的发电量，提高经济效益有非常重要的意义。对未来潮流能发电装置的工程化、产业化和规模化有一定的指导意义，也为环境评价提供依据。