潮流能作为一种清洁无污染而且蕴藏丰富的可再生新能源,对其合理开发利用可以有效缓减能源短缺的问题。文中选用NACA 644XX系列翼型,以得到较高捕能系数的水轮机为目标,基于叶素-动量（B EM）理论,给出了叶轮叶片设计的步骤,分别以翼型前缘和翼型最大厚度为基准设计出两种30 W的小型水平轴潮流能水轮机叶片;然后运用叶素理论和动量理论对叶轮捕能系数进行了理论计算,即运用CFD软件ANSYSC FX对设计出的叶轮模型捕能系数进行了数值模拟计算并与理论值进行了对比。结果表明以翼型前缘为基准设计出的叶片捕能效果更好,同时验证了叶素理论与动量理论的等效性以及运用叶素-动量理论进行叶片设计的有效性。

叶片作为潮流能水轮机叶轮的关键部件,在其工作过程中受到水流的作用力,会对其安全性与稳定性有一定的影响。文中基于Workbench,先用CFX软件对水平轴潮流能水轮机叶轮在正常流速和最大流速情况下所受流体作用力进行了稳态数值模拟;然后在Workbench内完成流体域和结构域两个物理场之间数据的传递,采用单向流固耦合的方法将流场载荷施加到叶片结构上并对其进行了强度分析,得到了叶片变形及应力的变化情况;最后对叶片进行了模态分析,得到叶片各阶模态振型、频率及最大变形量,并且对结果进行了分析。