水平轴潮流能捕获桨叶水动力研究

摘要

现有的水平轴潮流能捕获装置桨叶外形设计模型均忽略流体冲击桨叶后流速和流向改变而反作用于桨叶的转矩与轴向力,必然产生设计误差.为获得精确的设计模型,不能单纯考虑流体绕翼型流动产生的压差升力,需要对流体的冲击和绕翼流动分别建模,并耦合得到桨叶理想弦长和扭角沿翼展变化的表达式.基于叶素动量理论和伯努力原理建立了桨叶动力学模型,从能量捕获效率最大化的原则出发,采用非线性优化方法求解得到桨叶外形参数,并制作出桨叶进行实验测试.结果表明,优化后的桨叶在设计流速附近运行时能获得更大的功率,并更加接近理论预测值,验证了该动力学模型的正确性和有效性.