论文摘要
竖轴潮流水轮机的能量利用率是反映水轮机性能的重要参数,它与叶片偏角变化规律密切相关。因此,寻求最优的偏角规律成为水轮机设计和偏角控制的关键问题。为提高竖轴水轮机的能量利用率,建立水轮机叶片偏角变化规律的优化数学模型,应用旋转方向法进行偏角优化,采用流管法计算水轮机的流体动力性能。首先,对流管法计算公式进行归纳总结,包括单盘面-多流管模型和双盘面-多流管模型。将考虑叶片旋转效应的修正模型推广到任意偏角变化规律的情况。其次,建立水轮机偏角优化的数学模型,将Hicks-Henne函数引入到优化计算中。通过算例验证分析表明本文方法是有效的。根据大量计算结果的讨论,分析了优化计算中各参数的选取方法。最后,通过对水轮机的瞬时能量利用率曲线、水动力攻角曲线、偏角变化规律等计算结果的分析,讨论了水轮机能量利用率提高的原因。同时,分析以不同目标函数和设计变量离散方式的优化结果,讨论了优化效果的优劣以及工程实施的难易程度。
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