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作者：王泓宇;宋瑞银;胡东明;吴瑞明;杨伟鑫;崔熹;
单位：浙江科技大学机械与能源工程学院;浙大宁波理工学院机电与能源工程学院;浙江大学机械工程学院;
摘要：[目的]为提高Savonius水轮机（S型水轮机）的功率系数并保持良好的减流性能，[方法]通过数值仿真对水轮机叶片表面扭矩，升力及阻力进行监测，发现叶片凸面的低压区产生的升力对水轮机整体扭矩提升具有较大补充作用。在此基础上，提出一种考虑叶片凸面升力的S型水轮机结构优化方法。开展试验并实测相同工况下的性能数据，与仿真数据对比误差小于5%，验证了数值仿真的准确性；开展大量数值仿真以建立基于不同参数的水轮机性能数据库，并结合径向基神经网络（RBFNN）和非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ），对3个结构参数（凸面短边、凹凸面短边差值、间隙距离）及1个工况参数（叶尖速比）进行多目标优化，以兼顾捕能和减流性能。[结果]优化结果表明，改进型水轮机在功率系数方面提升了31.6%，减流系数下降了10.8%。最优参数为：凸面短边27.74 mm，凹凸面短边差值2.31 mm，间隙距离14.56 mm，叶尖速比0.79。[结论]研究结果为水轮机参数优化提供参考。
关键词：Savonius型水轮机;;升力;;发电性能;;减流性能;;多目标优化
基金资助：浙江省“领雁”重大专项计划（2023C03122）;; 宁波市重点研发计划暨“揭榜挂帅”第一批立项项目（2022Z172）
