2020年CIS线上科研英联邦方向|流体力学可再生能源
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流体力学 - 可再生能源:风能、海浪和潮汐能
Fluid Mechanics of Renewable Energy: Wind, Wave and Tidal Energy
课题背景
本课程将学习可再生能源的流体力学;风，潮流，潮坝和波浪能。对于每一种设备，都将考虑资源的规模、设备如何与资源交互以获取能量、主导设备类型和操作模式。学生将学习和推导与流场交互的简单和复杂模型，以演示设备-资源交互的主要方面，从而了解每种能源的功率提取的限制。
风和潮流能量的关键概念包括叶片水平的升力和阻力、执行器盘理论、流管分析、功率和推力系数、常用的工程设计方法和叶片单元动量理论。进一步的讲座将涉及操作模式，节距与失速调节，叶尖损失，尾迹，转子设计，堵塞效应，通道动力学。此外，亦会研究潮汐拦河坝系统的总势能和运作方式。关于波能，同时学生将了解各种原动机(例如点吸收器、衰减器和终止器)的波能装置的流体动力学，波中可用的能量，以及点吸收器的能量提取的限制。
课题内容
通过本课程的贯彻学习，我们将对发展可再生能源设备如何从风、海浪和潮汐资源中提取能源的工作具有深入的理解。了解主要风力涡轮机的运作原理以及了解潮汐环境与风环境的不同，以及潮汐涡轮机设计的影响。根据波能器件与流场的相互作用机理对其进行分类，并描述主要器件类型与波场相互作用的基本机理，确定在单模式或双模式运行策略下运行的潮坝装置的总能量潜力和可输出功率。以及为了能够推导并利用叶片元动量理论建立轴流风力机的运行模型。
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