潮流能水輪機當量圓盤水動力研究.pdf

1、當前，化石燃料短缺日益嚴重，新型清潔可再生能源蓬勃發(fā)展。潮流能，以其穩(wěn)定、儲量大、分布廣、對環(huán)境影響小等優(yōu)點，越來越成為一種重要的能源。因此，潮流能設(shè)備的研發(fā)也越來越廣泛。用數(shù)值方法模擬潮流能水輪機是一種最為直觀的研究方法，但是潮流能水輪機形狀復(fù)雜，建模過程冗長，網(wǎng)格數(shù)量極大，運算過程較長，并且對計算機要求很高。因而，尋求水輪機數(shù)值模擬替代方法成為一個重要的研究課題。多孔圓盤是一種重要并且認同度較高的替代方法，基于多孔圓盤替代水輪機進行

2、水池實驗的嘗試較多。本文則對多孔圓盤替代水輪機進行數(shù)值計算，意圖尋求廣泛適用的多孔圓盤模擬水輪機的方法。但是，對圓盤進行開孔計算量也較大，且不具有普適性，與尋求簡化方法的初衷想違背。因此，本文基于ANSYS FLUENT中的多孔介質(zhì)模型，替代圓盤開孔模擬水輪機，達到簡化計算的效果。
　　本文從尾流場情況和水動力特性兩個方面分析多孔圓盤模擬水輪機的能力。首先，驗證多孔介質(zhì)模型的可行性，與經(jīng)典多孔圓盤模型實驗進行對比，判斷多孔介質(zhì)模型

3、能否替代多孔圓盤。然后，對多孔介質(zhì)模型當中的各項輸入?yún)?shù)進行研究，尋求變化規(guī)律。再改變圓盤本身的性質(zhì)，諸如圓盤的厚度，尋求變化規(guī)律。最終達到對于任何一個待模擬水輪機，在得知其推力系數(shù)的情況下，都能迅速找到能夠替代該水輪機的多孔圓盤。為了驗證結(jié)論，與已有水輪機計算結(jié)果進行對比，找出某水輪機在各個速比下的模擬方法。對有自由液面的情況進行研究，獲得自由液面的影響。之后，對水輪機的搖蕩運動進行模擬。基于已有的水輪機數(shù)值計算結(jié)果，設(shè)置相同的條件，