双向叶片涡轮机内部三维流场的数值模拟与实验研究

摘要

海流能是一种清洁、可再生能源。但是目前对海流能的应用研究尚处于初级阶段。双向叶片涡轮机是文丘里管对海流加速和纠偏理论的一个重要组成部分，对双向叶片涡轮机进行进一步研究可以进一步完善该理论，对海流能的开发利用提供更多理论依据。
　　 本文首先论述了当今世界能源利用状况，得出了世界能源利用将向清洁可再生方向发展的结论。海流能作为清洁可再生资源，其开发利用仍处于研发阶段的结论。目前国内外对涡轮机内部流场的研究比较少。其次，本文通过敏感性分析将可能影响到FLOW-3D对双向叶片涡轮机内部流场模拟结果的初始设置条件进行分析，并进而得到了相对合理的数值模拟初始条件。再次，通过实验验证对模拟结果的真实性进行了分析。随后，对双向叶片涡轮机内部流场进行了剖面分析并得出流场的基本特征；接着又对内部某些特定区域的具体流场特性进行了研究，得出了双向叶片涡轮机内部流场有高度的对称性和相似性的结论。进而，针对某一相位，通过对不同来流速度时双向叶片涡轮机内部流场的敏感度分析，发现涡轮机内部流场特征没有随来流速度的改变发生明显的变化，紊动能和压力对来流速度相对比较敏感。最后，通过对几个不同偏流角时流场的比较，得出了双向叶片涡轮机本身对偏流有一定纠正作用的结论。双向叶片涡轮机设计比较合理。