半转叶轮水轮机偏航机构设计与优化
Energy Engineering（2021）
Abstract
半转叶轮水轮机是一种启动性好、获能效率高的新型升阻复合式垂直轴水轮机,针对来流方向直接影响水轮机获能系数的问题,需要设计一种偏航机构使得水轮机以最佳迎流角面向来流,从而保证水轮机始终处于最佳获能姿态.首先探究了偏航工况对半转叶轮水轮机获能系数的影响规律,确定了尾翼式偏航机构的设计方案;通过偏航力矩比较,进一步确定了三角尾翼翼型.建立了偏航机构运动响应理论模型,通过数值模拟验证了该模型的正确性.采用遗传算法对尾翼式偏航机构的结构参数进行优化,使得其偏航响应时间缩短了27％,进一步提高了半转叶轮水轮机回正至最佳获能姿态的响应能力.研究结果可为半转叶轮水轮机整机系统设计提供理论指导和方法支撑.
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