海洋潮流能因?yàn)閮?yōu)越的可再生性、環(huán)保性及巨大的貯藏量成為了當(dāng)下重點(diǎn)的研究對(duì)象。潮流能發(fā)電裝置是將潮流動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置或系統(tǒng)，水輪機(jī)作為發(fā)電裝置的核心部件之一，可根據(jù)轉(zhuǎn)子軸向與潮流流向的相對(duì)位置關(guān)系分為垂直軸式(又稱(chēng)豎軸式)和水平軸式。其中基于豎軸水輪機(jī)的漂浮式潮流能發(fā)電裝置具有較多優(yōu)點(diǎn)。而漂浮式潮流發(fā)電裝置系泊于海上時(shí)，載體和水輪機(jī)之間的非線(xiàn)性耦合效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致載體的大幅運(yùn)動(dòng)，增加水輪機(jī)的功率、載荷輸出波動(dòng)，從而降低水輪機(jī)的發(fā)電效率。

圖1 雙轉(zhuǎn)子潮流能水輪機(jī)示范裝置

近日，我實(shí)驗(yàn)室海洋可再生能源創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家馬勇教授利用在П型豎軸雙轉(zhuǎn)子潮流能水輪機(jī)高效獲能技術(shù)領(lǐng)域取得新的研究進(jìn)展。該研究基于動(dòng)網(wǎng)格及滑移網(wǎng)格方法，建立了П型豎軸雙轉(zhuǎn)子水輪機(jī)在浪流聯(lián)合作用下的水動(dòng)力性能及尾流場(chǎng)數(shù)值預(yù)報(bào)方法。結(jié)果表明，П型豎軸雙轉(zhuǎn)子水輪機(jī)的布置型式可以有效地提高單機(jī)發(fā)電功率。水輪機(jī)在浪流的聯(lián)合作用下，海浪頻率及水輪機(jī)運(yùn)動(dòng)幅值的增加，會(huì)顯著的增加水輪機(jī)功率及載荷輸出波動(dòng)范圍，但對(duì)功率、載荷輸出平均值沒(méi)有影響。水輪機(jī)的尾流場(chǎng)顯示，電站運(yùn)動(dòng)幅值的增加不會(huì)改變?nèi)~片泄渦頻率，僅增加了尾流區(qū)的長(zhǎng)度。但海浪頻率的增加會(huì)明顯增大葉片泄渦頻率，造成葉輪載荷及功率輸出波動(dòng)幅值增大，從而降低葉片的疲勞壽命。研究結(jié)果可為大功率漂浮式潮流能發(fā)電裝置的開(kāi)發(fā)利用提供參考和借鑒。