竖轴潮流能水轮机作为获取潮流能的重要部件,主要优点是叶片简单,无需偏航控制机构便可适应来流方向的改变。然而,末端的发电机类似于阻尼器件,输出的力矩改变了水轮机的运动状态,同时也降低了水轮机的输出效率。为了提高整个装置的发电功率系数,在本文中,我们展开了导流涵道对立轴水轮机水动性能影响的研究。同时,负载阻尼系数、导流涵道与内部转子之间的相互匹配也是水轮机的水动性能的重要影响因素。首先,在不同负载系数下,我们利用Fluent软件对水轮机进行了二维数值计算。分别从运动状态、流场、力矩以及功率系数分析了水轮机的水动性能。结果表明:当负载力矩与水动力力矩相同水轮机达到稳定状态,在上游处(θ/2π=0.25)叶片的力矩达到最大值;Cp随着负载系数的增加出现先升后降的变化趋势,当负载系数值为70时,Cp达到最大值0.45,超过90时,发生过载现象,水轮机出现反转。其次,为了解决脉动状况对装置结构的影响,设计了一种新型的导流增速装置,并对其增速性能进行数值研究,结果表明:导流涵道很大程度上起到了增速作用,中心处的来流速度增加到原来的2倍,据此确立了水轮机的横向位置。最后,综合考虑了变转速、负载系数以及二者间距因素的影响,研究了带导流涵道潮流能水轮机的水动力性能的变化情况。与单独导流涵道相对比,结果表明:导流涵道内部叶轮的存在不但阻碍了导流涵道中水流的流动状态,还降低了相应的流量值。另外,对比单独水轮机表明:安装导流涵道后,水轮机的转速和力矩脉动系数大大的降低,水轮机的功率系数比单独水轮机高出了30%以上。并且,在导流涵道宽度为5.4m处,水轮机的脉动情况降到最低,效率达到最大值。