流体力学在水能和风能新能源系统中的应用

课程安排：

课程时间：2022-03-19～2022-05-22

课程形式：采用ZOOM远程直播式授课

课时安排：6周在线授课+4周在线小组科研(教授亲自论文辅导)，教授全程参与为期10周

课程描述：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。

经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。

适合人群：

对机械工程及物理、磁流体力学感兴趣的高 中生、本科生。

修读机械、物理、电气工程等专业，以及未来希望在航空、航天、流体机械及流体力学等科研领域从业的学生。

具备高 中数学和物理知识，包括牛顿定律和能量守恒的学生优先。

导师介绍：

Richard Willden

牛津大学工程科学系终身教授

(1)流体动力学行业专 家

(2)工程和物理科学研究委员会高级研究员

(3)大型潮汐能发电研究项目监管人

(4)从潮汐流中提取能量的上限基础分析-重新定义人

(5)农场优化工具以增加潮汐农场能源产量-首要开发人

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