CN105201728A 说明书 1/4页 一种水平轴潮流能水轮机组合翼型叶片的设计方法 技术领域 [0001] 本发明涉及一种水轮机叶片的设计方法，尤其涉及一种水平轴潮流能水轮机组合 翼型叶片的设计方法。 背景技术 [0002]近年来，海洋能的开发已经渗透到各个领域，潮流能作为一种清洁的可再生能源 尤其受到广泛研究，潮流能具有可靠性、周期性、可持续性，且分布广泛等的优点，其将会在 未来能源中扮演重要角色，为了利用潮流能，水轮机是潮流能的主要捕获装置，因此如何提 高潮流能水轮机的获能效率成为了影响潮流能发电推广应用的关键因素，因而水轮机的研 制越来越受重视。 [0003]叶片是水轮机的核心部件，而翼型是构成叶片的基础，因此叶片翼型的选择将直 接影响水轮机的获能效率。由于水平轴水轮机出现较晚，目前还没有一套方法完全适用于 水平轴潮流能水轮机叶片的设计，但因其形式与风力机相似，国内外大都采用较成熟的风 力机叶片的设计方法。但二者工作介质在密度、粘度、流速等因素上存在较大差异，造成按 照风力机叶片设计方法得到的水轮机获能效率较低。因此，如何设计一种符合工作介质特 性的叶片是提高水平轴潮流能水轮机获能效率的关键问题。专利CN104408260A提供了 一种潮流能水轮机叶片翼型设计方法，该方法基于遗传优化算法，综合考虑了水轮机水翼 翼型设计的各个方面，能够根据不同水域和海洋环境要求获得最佳的水翼翼型曲线，具有 可行解表示广泛性、群体搜索性、随机搜索性和全局性等优点，能够获得全局最优解。 [0004]将仿生学应用于叶片设计是一个新的发展方向，研究表明，将鸟类翅膀的自然特 性应用到水平轴风力机叶片的设计中，能显著提高其获能效率。同时，海洋鱼类经过数亿年 的自然衍化，其身体结构特点和运动方式能够很好地适应水中生活，具有优异的水动力性 能。研究表明，鱼鳍的运动配合对于水动力性能有着至关重要的作用，因此鱼类仿生研究引 起了众多研究人员的兴趣，并且己在水下推进技术领域取得了较好应用，这就为水平轴潮 流能水轮机仿生叶片的设计带来了新的启示。但是，鱼鳍的作用主要是用于身体推进及平 衡控制，与水轮机的旋转运动存在较大差异，因而不适宜采用仿形法设计与鱼鳍形状完全 相同的叶片。 发明内容 [0005]针对上述问题，本发明的目的是提供一种水平轴潮流能水轮机组合翼型叶片的设 计方法，利用仿生翼型和常规翼型相互组合形成组合翼型叶片，使得叶片的水动力性能更 为优越，提高水轮机的获能效率，以弥补现有技术的不足。 [0006]本发明提供的水平轴潮流能水轮机叶片设计方法采用经典的WILSON理论及叶素 动量理论，分别研究常规翼型及仿生翼型的水动力性能，根据各叶素在叶片中的作用，将常 规的叶片翼型与仿生翼型相结合，设计出性能更为优越的组合翼型叶片。 [0007] 为达到上述目的，本发明采取的具体技术方案为： 3