可再生能源机械系统设计：风能、海浪和潮汐能

Fluid Mechanics of Renewable Energy: Wind, Wave and Tidal Energy
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

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。

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

教授介绍

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

任职学校

牛津大学是英国牛津的一所研究型大学。牛津大学的历史和影响力使它成为世界上最负盛名的大学之一。它拥有世界上最古老的大学博物馆、世界上最大的大学出版社和全国最大的学术图书馆系统。该大学被大多数国际和主要的国家排行榜列为最好的高等教育机构之一。 牛津大学培养了许多著名的校友，包括28位英国首相和世界各地的许多国家和政府首脑。截至2019年10月，牛津大学共有72位诺贝尔奖获得者、3位菲尔兹奖获得者和6位图灵奖获得者在牛津大学学习、工作或举办访问学者奖学金，而牛津大学校友则获得了160枚奥运奖牌。牛津大学是众多奖学金的发源地，包括罗兹奖学金(Rhodes Scholarship)，这是最古老的国际研究生奖学金项目之一。

课程安排与收获

• 8周在线小组科研（总课时78小时）
• 网申推荐信
• 学术评估报告
• 项目成绩单
• 论文成果

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