悬浮轮辋式潮流能发电装置的导流罩水动力学性能仿真研究❋

谭俊哲， 谢 锋， 司先才， 袁 鹏， 杨洪艳， 崔宝玉

(1. 中国海洋大学工程学院， 山东 青岛 266100； 2. 青岛市海洋可再生能源重点实验室， 山东 青岛 266100)

作为海洋能的一个重要门类[1-3]，潮流能受到很多国家的重视。我国的潮流能资源总量丰富[4]，但是存在分布不均、部分地区流速较低等情况[5]。

在流速偏低的海域开发海洋能，利用导流罩增加流过潮流能水轮机的流速是一种有效提高获能效率的方法。如爱尔兰OpenHydro公司的Open Center潮流能水平轴水轮机，以及英国Lunar Energy公司和美国UEK公司的水轮机都采用了导流罩结构[6]。近年来，众多的学者专家对导流罩的增速原理和增速效果做了相关的研究。九州大学的Ohya与Karasudani[7]所研究的扩散器型导流罩风机与单独风机相比，前者由于尾部涡流的形成使更多的质量流进入扩散器型导流罩内部，功率增加约2～5倍。Cresswell等[8]的研究表明扩压器型增速装置在偏航中的性能与长径比有关，适合的长径比能极大地提升水轮机性能，与此同时增速装置的添加使其尾流恢复比普通水轮机更加困难，相较而言不适合阵列排布。Fleming和Willden[9]的研究在一定程度上证明了扩压器能增强能量的获取，但是双向管道却降低了水轮机的性能。

悬浮轮辋式潮流能发电装置是一种可以悬浮在水中并能实现自主对向，利用轮辋式转子实现发电机直驱的新型潮流能转换装置。该装置的发电机定子与导流罩结合为一体，悬浮对向的同时实现水流的导流增速。现取整个装置自动对向后的工况条件，以该装置的导流罩为对象，研究其水动力学性能以对其廓形参数进行优化。……