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随着人类社会的进步,大量可使用的传统能源逐渐枯竭。全世界各国开始加大力度对可再生能源的开发研究与利用。潮流能一种可预测,蕴藏量大的可再生能源,引起世界各国的广泛关注。浮式水平轴潮流能发电装置具有结构简易,适用于各种海深,便于移动维修等特点,受到世界各国新能源学者的重视。涡轮叶片是潮流能装置的核心部件,直接影响潮流能装置的发电功率和工作寿命。因此,研究浮式水平轴潮流能发电装置在不同工况下对涡轮叶片的性能影响,对涡轮叶片结构设计和安装使用都具有重要参考意义。本文主要研究为设计单向高效的涡轮叶片和研究涡轮叶片在不同偏航角和自由液面水深下的水动力性能变化规律。本文首先研究了涡轮叶片设计理论,运用翼型理论和叶素动量理论。采用Wilson法对涡轮叶片的各参数进行设计。保证各叶素在设计条件下具有最佳效率,考虑结构稳定性对涡轮叶片的参数进行修正。运用坐标变换得到各叶素空间坐标运用三维建模软件建立涡轮叶片三维模型。其次,通过CFD方法,运用STAR-CCM+建立涡轮叶片的数值计算模型,通过试验数据与计算结果进行比较对建立的数值模型进行有效性验证。最后,建立涡轮叶片在理想工况、偏航流、自由液面条件下的数值模型。分析在不同工况下对涡轮叶片水动力性能影响规律。在理想状况下,研究在不同尖速比条件下涡轮叶片与BDA对称叶片的水动性能并进行比较分析;偏流条件和自由液面条件下获能效率,载荷效率和涡轮叶片压力特性和流场特性。本文运用S825翼型设计了单向涡轮叶片,运用验证CFD方法对S825涡轮叶片进行水动力性能研究。计算结果显示S825涡轮叶片获能效率为42.3%较BDA对称翼型效率提升了3.8%。偏流条件下,随着偏航角变大,涡轮叶片的获能效率和轴向载荷系数逐渐变小,效率和载荷波动越大。自由液面条件下,随着水深加深自由液面对涡轮叶片水动力性能影响越小。在水深为叶轮直径D时对涡轮叶片的水动力性能几乎没有影响。瞬时的获能效率和载荷系数波动减小。