项目可行性报告
垂直轴潮流水轮机研发的关键技术研究
一、 立项的背景和意义
目前，我国使用的能源中，以燃煤为主的火力发电和大中型水力发电是两大支柱，新能源的利用效率较低且比例很小。随着社会经济发展，我国能源的一些矛盾已逐渐显现出来，如能源总量不足、能源结构简单，以及能源分布在地域上的极度不均衡，等等。所以，积极开发和利用各种可再生的新能源，对逐步改善我国能源结构和能源的地域分布、促进国民经济的健康发展具有重要作用。
我国已经利用的可再生能源主要有水能、风能、太阳能、地热能和生物质能等。其中水能的开发处于最领先位置，尤其是长江三峡、金沙江梯级开发等大型工程的实施，将使我国水能的装机容量达到装机总量的20％以上，大大缓解我国的能源紧张状态。但是，我国的极大部分水能资源分布在欠发达的西部地区，而在经济发达的东部地区和东南沿海的水能资源蕴藏量很少。而且，常规的水能开发需要大规模的土建工程，涉及大量移民、淹没优良耕地、破坏生物生存环境和文物等，综合利用成本很高。因此，如何在东南沿海地区开发综合利用成本低的可再生能源，是我国工程技术界面临的重要课题。
潮流发电技术（Tidal Stream Power Technology）是利用适当的能量转换装置，将由海洋或河流水面的自然升降造成的水流动能，或者因为太阳能输入不均而形成海水流动所致的流动动能转化为电能的技术。潮流发电与潮汐发电类似，属于一种新型的清洁、可再生能源，是对洁净的海洋资源的进一步利用。1959年, 我国在浙江临海的汐桥村建成了第一座潮汐电站，发电总容量60kW。自上世纪60年代法国Rance潮汐电站建设以来，世界各国加强了对潮汐能的开发利用。目前，中国是世界上建造潮汐电站最多的国家。这些电站的建设，在一定程度上缓解了沿海地区的能源短缺。但潮汐电站的投资较高，尤其是发电装置中的能量转化单元—可逆式潮汐水轮机组的结构复杂，效率较低，严重妨碍了潮汐能的有效利用。潮汐发电的这些不利因素，在潮流发电中得到克服，为潮流发电技术的发展提供了机遇。
潮流发电按照海洋水流的形式不同可分为海流发电和海潮发电。潮流发电的主要发电装置位于洋面或河面以下，基本不占用或占用极少陆地面积，且没有类似风力发电机的切风噪声、对人类的视觉障碍的缺点，是一种被人们普遍看好的新能源。尤其对于能源相对缺乏的我国东部和东南沿海地区，开发丰富的海洋能和非集中的河流水能具有显著的经济和社会效益；而且，潮流发电与潮汐发电不同，不需要设置大坝或堤堰，是借自然的流动直接通过水轮机获取能量。所以潮流发电涉及的工程投资很少，装置相对简单，可以在交通欠发达的渔村、海岛建设独立的电源系统，能够有效解决当地人民的生产和生活用电、降低电力成本。由于浙江省沿海海区的潮流资源有理论蕴藏量大、能量密度高、开发条件较好的优点，更值得优先开发利用。因此，在我国，尤其是在浙江省发展潮流发电技术，对我国的社会发展和能源建设有重大意义。
二、 国内外研究现状和发展趋势。
1、海流发电
海流发电是利用海洋中部分海水沿一定方向流动的海流和潮流的动能发电。一般地，海流发电装置的基本形式与风力发电装置类似，故又称为“水下风车”。海流动能转换为电能的装置有水平轴螺旋桨式、立轴转轮式、降落伞式、磁流式（利用海水中的大量电离子海流通过磁场产生感应电动势而发电）等多种。
由于发电装置必须安放在海水中，海流距离海岸较远，故海流发电存在一系列亟待解决的关键技术问题，包括装置的流动设计、安装维护、电力输送、设施防蚀等。迄今为止，全世界尚无大规模海流发电的例子。在发电装置研制方面，加拿大于1979年首先研制成由4个对称翼型直叶片构成的立轴水轮机，通过海流带动发电机旋转发电；哈尔滨工业大学在1984年研制成60W直叶式海流发电实验模型[1]；20世纪90年代中期，美国研制了在低水头、高流速条件下发电的螺旋状水轮机（Gorlov 水轮机）[2, 3]。此外，英国Marine Current Turbines公司20##年在德文（Devon）海岸附近安装了300 kW的海流发电装置，而且得到批准在布里斯托尔海峡（the Bristol Channel）建设世界上第一个海流发电田“Lynmouth SeaGen Array”[4]。其它国家也提出了相应的海流能源开发装置的方案，如法国电力公司提出的500 kW螺旋水轮机、美国麻省理工学院20 kW螺旋水轮机，以及科里奥利（Corioli）计划涉及的蜗轮式水轮机，等[1]。
最近，国内在海流发电方面也开展了一些研究，并取得相应进展。如上海交通大学开发了一种用于海流发电水轮机的翼型[5]，目的是使转轮的变工况性能得到改善。另据报道，浙江大学新近研制了一台水平轴式海流发电装置。其模型样机近日在舟山地区岱山县进行了海流试验并发电成功[6]。这一事例将进一步促进我国在海流水轮机方面的研究以及对分散式能源的高效利用。
2、海潮发电
潮流起因于潮汐现象的周期性的海水流。与潮汐类似的潮流，在外洋减弱，靠近海岸则变强。特别在海湾入口狭窄之处或截断陆地后形成的窄海峡和水道处，流速很快。因此，潮流流速快的地域分布与潮位差大的地域分布是一致的。为了从潮流中有效回收能量，应利用能使潮流每周期的双向流动均实现同方向旋转的水轮机。因此，海潮发电装置通常采用立轴式，如Savonius 型水轮机、Darriews 型水轮机，以及垂直轴螺旋型水轮机等。
在国外，已经有利用海潮能量发电的实例，如日本大学在爱媛县今冶市的来岛海峡（最大流速16.2 km/h）安装了海底设置型的实验装置，采用了效率较高的达里厄斯式水车，最大额定功率为5 kW。在国内，虽然有个别高等院校开展了相关的基础研究，但尚未有正式的装置投入试验性运行。
3、潮流发电技术的研究
潮流发电技术属于一种新的能源开发技术。由于发展的历史很短，无论是海流发电还是海潮发电，在基础研究和工业运行等方面都存在技术简单、经验严重不足等问题。尤其在能量转换装置的研究上在国际上尚未有成熟的技术，需要开展大量的研究。现在，通常将水平轴风力发电机作为海流发电机，将垂直轴风力发电机[8]作为海潮发电机使用，转轮叶片翼型直接选用机翼[9]。因此，在潮流发电机中，不仅将遇到风力发电技术中存在的问题如流致振动、机器在低流速下难以启动、效率低等，而且还会面临一系列新的问题。
目前，潮流发电技术中存在一大关键问题是水轮机的效率低。主要是因为潮流发电用水轮机（本研究中称为潮流水轮机）不同于常规水轮机，其作用流体的流速低，使得转轮内流动的雷诺数处于层流和紊流转捩阶段的过渡区，而且由于不易设置类似普通水轮机的涡壳等静止过流部件，流动的可控性较差，运行稳定性也成为重要的技术难题。由于在全世界范围内，缺乏潮流发电用水轮机的设计经验，如何提高水轮机的效率是合理、有效利用海洋能源的最重要研究课题之一。
与目前的潮汐电站的常用水轮机和水平轴海流水轮机相比，本研究提出的垂直轴潮流水轮机主要具有如下优点：
（1）由于垂直轴潮流水轮机的独特结构，可以在任意方向来流、极低流速下工作，能满足潮流发电的低水头、低流速，且流向变化的使用环境，最大限度地利用海洋中的水能。即采用垂直轴潮流水轮机，可有效利用普通水轮机难以利用的河流和海洋中的丰富水能；
（2）垂直轴潮流水轮机结构简单，设置方便。通过调节叶片高度，即可提高水轮机的单机出力。如果采用性能良好的叶片翼型和布置形式，也可以得到较高的水力效率；
（3）潮流发电电站具有良好的经济性。据估计，潮流发电的每千瓦建设成本大大低于太阳能、水力发电和核电站，也低于一般的潮汐发电。
尽管潮流水轮机的研究存在许多不足，但我们可以借鉴一般水轮机、风力发电机的研究方法和技术，对能量转化的核心即转轮开展研究，通过开发适合于潮流水轮机的叶片翼型，以及优化水轮机的结构，以改善其水力效率和整机性能。近年来，对水轮机的设计理论和方法研究已经有了长足的进步，如基于遗传算法的叶片形状优化设计[10,11]，利用k-e 或k-w 湍流模型，甚至大涡模拟进行水轮机全流道的三维湍流计算[12-15]。针对水轮机中的一些不利流动，还可以采用涡动力学方法进行诊断[16]，进而改进机器的整体性能。这些新的技术都使得水轮机的设计和研究水平得以大幅度提高。潮流水轮机的研究虽然有一定的特殊性，但以上技术的发展，为迅速提高潮流发电的技术水平提供了重要的基础。
根据对130个水道的统计，全国沿海的潮流资源的理论平均功率为13948.52万kW。其中以浙江为最多，有37个水道，理论平均功率为7090 MW，占全国的二分之一以上。根据沿海能源密度，理论蕴藏量和开发利用的环境条件等因素，舟山海域诸水道能源密度高如金塘水道（25.9 kW/ m2）、龟山水道（23.9 kW/m2）、西侯门水道（19.1 kW/ m2）等，开发前景最好。因此，在浙江省开展潮流发电的技术研究及产业化应用，具有得天独厚的天然优势，其经济性不言而喻。
本项目针对潮流发电技术中存在的问题，拟通过垂直轴潮流水轮机转轮叶片的断面翼型开发、转轮优化以及合理的结构设计，并结合理论分析和数值模拟，研究提高垂直轴潮流水轮机水力特性和运行可靠性的方法。作为研究成果，最终研制出技术成熟的产品样机，并在浙江沿海地区进行现场实验。在浙江省试验成功的潮流发电技术可以推广至全国，必将产生巨大的社会效益和经济效益，对我国新时期的能源建设、以及和谐社会建设具有重要意义。
参考文献：
[1] 邓隐北，熊雯，海洋能的开发与利用，可再生能源，20##年 03期: 70－72
[2] Gorban, A.N., Gorlov, A.M., Silantyev, V.M., Limits of the turbine efficiency for free fluid flow, Transactions of the ASME. Journal of Energy Resources Technology vol.123, no.4: 311-317, Dec. 2001.
[3] http://www.gcktechnology.com/GCK/pg2.html.
[4] www.marineturbines.com, Press release: “World’s first offshore tidal current turbine successfully installed”.
[5] http://www.sjtunttc.com/PRINTLR.ASP?ID=973.
[6] http://www.zj.xinhuanet.com/newscenter/20##-05/10/content_6940348.htm.
[7] http://www.gongxue.cn/renwuxinzhi/ShowArticle.asp?ArticleID=4017.
[8] 罗先武，西道弘，吉田幸一，ジャイロミル用「ＴＲＹ２」翼型の空力性能に関する数値解析，九州工业大学科学技术报告，2004.10
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[10] 樊会元，王尚锦，席光，透平机械叶片的遗传优化设计，航空学报，1999 (01):48-51
[11] 伊卫林，黄鸿雁，韩万金，轴流压气机叶片优化设计，热能动力工程，2006.2: 140-144
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[13] 邵奇，刘树红，吴玉林，吴伟章，陶星明，Three-Dimensional Simulation of Unsteady Flow in a Model Francis Hydraulic Turbine, Tsinghua Science and Technology , 20##年06期: 694-699
[14] 刘树红，邵奇，杨建明，吴玉林，戴江，原型水轮机的非定常湍流计算和尾水管压力脉动分析，水力发电学报，第24卷第1期，2005.2: 74-78
[15] 黄思，吴玉林，离心泵全三维流场的大涡数值模拟，华南理工大学学报(自然科学版)，第34卷第四期，2006.4: 111-114
[16] 王松涛，王仲奇，冯国泰，弯曲叶片降低能量损失的涡动力学机制，哈尔滨工业大学学报，第34卷第5期，2002.10: 607-670
三、项目主要研究开发内容、技术关键以及科研创新的主要方式（原始创新、引进消化吸收再创新、集成创新、重大科技成果转化等）
1、主要研究开发内容
1.1潮流水轮机模型样机的水力特性实验
基于已有的研究基础（安装母线为直线的垂直轴潮流水轮机），根据潮流发电的特点，设计八种以上垂直轴潮流水轮机转轮模型。实验模型的直径为2米，叶片的安装母线形状采用螺旋型。叶片翼型采用自行开发的双对称翼型和对称型翼型。
采用CFD方法，在设计的试验条件下对潮流水轮机进行三维湍流数值计算。根据能量特性的计算结果，初步对叶片形状和叶片的布置形式进行优化，确定试验用潮流水轮机模型样机的水力设计和结构设计。
根据初步优化的结果，试制几组潮流水轮机的模型样机（试制任务由合作单位承担），进行实验室内模型试验的试验台改造，并完成实验设备调试。
分别改变叶片翼型、安装母线的形状和包角配置、叶尖速比(tip speed ratio)、弦节比(solidity)等参数进行模型试验，测试各种潮流水轮机的总体性能，包括水轮机效率(power coefficient)、转矩系数(torque coefficient)、推力系数(thrust coefficient)、声级比(sound power level)及水轮机特征点的振动频率和振幅等，得出影响潮流水轮机性能的关键要素。
为充分把握水轮机的流动特性，还须开展内流特性实验研究。在一个转动周期内，垂直轴潮流水轮机的转轮叶片断面翼型将在0°－360°攻角下工作， 所以水轮机的内部流动将异常复杂，不仅存在流动转捩、边界层分离以及再附着等现象，而且水轮机内由于叶间干扰而存在涡系的相互作用，强烈的涡旋运动经常会导致流动失稳，影响潮流水轮机的能量特性和动力稳定性。实验中，拟采取宏观观察（透明有机玻璃实验装置、透明叶片）、PIV（粒子成像测速：Particle Imaging Velocimetry）并辅以LDV（激光多普勒测速：Laser Doppler Velocimetry）方法测量特殊流动区域的流动参数，深入了解水轮机内的复杂流动。
1.2 潮流水轮机的三维非定常湍流数值模拟
通过潮流水轮机内部流动的准确模拟，不仅可以预测水轮机的水力性能，而且对从原理上分析流动结构，进而改善水力设计有重要作用。
对潮流水轮机中包含流动转捩、流动分离和涡系干涉等复杂物理现象的流动进行精确模拟，需要考虑湍流模型的理论准确性和工程适应性。本项目拟采用DES（Detached Eddy Simulation）模型，并以双系数动态亚格子模型（已有研究成果）替代通常的Smagorinski 亚格子模型，以准确模拟垂直轴潮流水轮机内的分离紊流流场。在近壁区域考虑分子粘性对湍流发展的影响，拟采用RANS中的SST模型。这样，力争从湍流模型上保证模拟的精度。
利用自编软件（Fortran语言编制，在原有基础上改进），并结合商用软件，模拟垂直轴潮流水轮机自进口延长段至下游延长段区域内的三维非定常流场。计算方法分别采用有限差分法和有限体积法，并采用二阶以上的高精度离散格式。
在非定常计算中采用真实时间推进法；数值计算中采用SMAC方法。
1.3 基于遗传算法和涡动力学理论，开展垂直轴潮流水轮机的翼型优化设计方法研究
垂直轴潮流水轮机转轮叶片的优化设计，主要应以水轮机的水力效率和机组振动特性为优化目标来进行。根据实验和计算的成果，开展水轮机转轮叶片表面的涡动力学分析，得出优化设计的目标函数和边界约束条件，利用遗传算法开展叶片优化设计的计算。
在总结实验结果和叶片优化设计计算的基础上，找出叶片几何设计参数对垂直轴潮流水轮机水力性能的影响关系。
2、技术关键以及科研创新的主要方式（原始创新、引进消化吸收再创新、集成创新、重大科技成果转化等）
2.1 技术关键
要顺利完成项目计划，必须克服以下关键问题：
（1）研究垂直轴潮流水轮机转轮的流场测试技术；
（2）基于双系数动态亚格子模型，开展垂直轴潮流水轮机三维非定常湍流的DES计算；
（3）基于遗传算法和涡动力学理论，研究垂直轴潮流水轮机叶片的优化设计方法。
2.2 科研创新的主要方式
本项目研究的以下内容属于原始创新：
（1）适用于垂直轴潮流水轮机转轮叶片的双对称断面翼型；
（2）基于遗传算法和涡动力学理论的垂直轴潮流水轮机叶片优化设计方法。
进行潮流水轮机整机设计时，吸收了国外螺旋型水轮机的优点，采用了项目研究团队已有的永磁悬浮支撑技术，并采取了减轻流致振动的转轮结构设计。因此，潮流水轮机整机设计属于吸收先进技术基础上的再创新。
四、项目预期目标（主要技术经济指标、应用和产业化前景以及获取自主知识产权）
1、项目预期成果
通过本项目研究，计划在如下方面取得重要进展：
（1）完善垂直轴潮流水轮机的结构形式和主要几何参数对水轮机外部性能和内部流动的影响规律，为进一步研究水力效率高、稳定性好的垂直轴潮流发电装置积累经验，并提出相应的指导性原则；
项目执行后，可以得出各种设计参数和运行参数对垂直轴潮流水轮机的性能影响关系，总结出一套针对潮流发电装置的结构设计方法。
（2）发展潮流水轮机转轮叶片的优化设计方法；
建立一种基于遗传算法和涡动力学理论的叶片优化方法，使之适应垂直轴潮流水轮机转轮叶片的流动边界特征。
（3）研制出技术成熟的高性能垂直轴潮流水轮机模型样机；
本项目研制的垂直轴潮流水轮机的模型样机将达到如下技术指标：
在来流速度2.5 m/s时，转轮直径约4 m、叶片高度4.5 m的水轮机输出功率为30 kW。
2、应用和产业化前景
产品样机研制后，须通过工业化现场试验进行性能检测。将成熟的垂直轴潮流水轮机进行小批量生产，并应用于浙江沿海的电力紧缺地区。在积累一定的运行经验后，推广到整个浙江沿海。由于浙江省理论潮流资源占全国总潮流资源的50％以上，充分利用海洋资源开发洁净的可再生能源，可大大缓解浙江沿海一些地区电力紧缺的局面。而这些能源开发的初期投资少、工程建设过程中对环境基本无破坏。因此，该项目的成功实施对改善我国能源结构、减轻环境负荷有重要意义。
垂直轴潮流水轮机推广应用，还将带动机电行业的发展。研究项目的技术成熟后，在小批量生产阶段， 按企业年生产42台套潮流发电装置、平均每台套12万元计算，年增产值将达504万元；利润率按照产值的32％计算，则年增利润161.28万元；税金按照利润的33％计算，年增税金达53.22万元。在产品研发、加工制造、运行维护方面都会给社会相关行业带来新的机遇。我国在垂直轴潮流水轮机的制造技术发展成熟后，还可以将产品或技术输出到其它国家。
因此，本项目具有非常好的应用和产业化前景。
3、获取的自主知识产权
通过本项目研究，将获得垂直轴潮流水轮机的全套设计图纸、生产加工工艺以及运行管理经验，使我国在世界上率先形成潮流发电技术（垂直轴潮流水轮机）的自主知识产权；
结合产品研制过程中的技术进展，拟申请专利3项，其中发明专利不少于2项；
不断总结研究过程中的技术问题并进行归纳，拟正式发表论文7篇，其中SCI或EI刊物收录论文不少于3篇。
五、项目实施方案、技术路线、组织方式与课题分解
针对本项目的研究内容，将项目分解为三个内容相对独立的子课题。根据各子课题的特点，制定如下实施方案：
1、潮流水轮机的模型样机试制及水力特性实验、现场试验
该子课题由申请单位负责设计、由合作单位负责样机试制。样机的特性试验、现场性能测试由申请单位和合作单位双方共同完成。
在已有的直线型叶片垂直轴潮流水轮机的设计经验基础上，根据最新数值计算和叶片断面翼型优化设计研究进展，采用自行开发的双对称翼型和对称型翼型设计八种以上垂直轴潮流水轮机模型。模型直径为2米，叶片的安装母线形状采用螺旋线或有利于稳定水流的其它形状。
考虑到海水对水轮机的腐蚀，拟采用具有防海水腐蚀的不锈钢如含氮高铬双向不锈钢作为水轮机主轴材料、采用高分子材料作为叶片主材，以永磁悬浮轴承（已有研究基础）替代常规的机械轴承，尽量使整个磁轴承系统的结构简单紧凑、体积小。通过采用永磁悬浮轴承，使垂直轴潮流水轮机的启动流速降低到0.5m/s以下。由于目前市场上已经有技术成熟的潜海电机，而且本项目设计的垂直轴潮流水轮机的发电机部分设置在海面上或接近海面，所以只要设计简单的非金属密封（如陶瓷－聚四氟乙烯摩擦副等）就能够满足密封要求。
垂直轴潮流水轮机的水力特性试验包括水力性能实验、水轮机的内流实验。水力性能实验中，分别改变叶片翼型、安装母线的包角配置、叶尖速比(tip speed ratio)、弦节比(solidity)等参数进行模型试验，测试各种潮流水轮机的总体性能，包括水轮机效率(power coefficient)、转矩系数(torque coefficient)、推力系数(thrust coefficient)、声级比(sound power level)等，得出影响潮流水轮机性能的关键要素。在水轮机的内流实验中，拟采取宏观观察（透明有机玻璃实验装置、透明叶片）、PIV并辅以LDV方法测量特殊流动区域的流动参数。
现场试验拟选择在浙江沿海海流条件较稳定的地点进行。具体的选址地点必须结合当地的水文观测资料和实施实验的条件来决定。现场试验除了需要测量垂直轴潮流水轮机模型样机的各项性能指标，还须考察水轮机的运行稳定性、环境适应性以及耐久性等。
2、潮流水轮机的三维非定常湍流数值模拟
该子课题由申请单位负责实施、完成。
因为分离流动将是垂直轴潮流水轮机的主要流动特征，本项目数值计算拟采用DES（Detached Eddy Simulation）模型，并以双系数动态亚格子模型（已有研究成果）替代通常的Smagorinski 亚格子模型，以准确模拟有分离的三维非定常紊流流场。在近壁区域考虑到分子粘性对湍流的发展会产生一定影响，拟采用Menter 的SST模型。这样，可以从湍流模型上保证模拟的精度。
在原有基础上改进自编软件，并结合商用软件（如CFX、Fluent），模拟潮流水轮机自进口延长段至下游延长段的三维非定常流场。计算方法分别采用有限差分法和有限体积法，并采用二阶以上的高精度离散格式。在非定常计算中采用真实时间推进法；数值计算中采用SMAC方法。
3、基于遗传算法和涡动力学理论，开展垂直轴潮流水轮机转轮叶片的优化设计方法研究
该子课题由申请单位负责实施、完成。
因为垂直轴潮流水轮机内部存在大规模的分离流动，最好的方法是开展水轮机转轮叶片表面的涡动力学分析。通过对流场进行细致的诊断，形成优化设计的目标函数和边界约束条件，利用遗传算法开展转轮叶片的优化计算。
翼型的优化设计，主要应以水轮机的水力效率和机组振动特性为目标来进行。
在总结实验结果和翼型优化设计计算的基础上，找出翼型几何设计参数对潮流水轮机水力特性的影响关系。
六、计划进度安排
项目实施时间为20##年1月至20##年12月，计划分如下几个阶段：
七、现有工作基础和条件
本项目的研究团队集中了流体机械的理论研究与设计、磁悬浮设计、水力机械产品制造与应用方面的优势力量，从人员知识结构、梯队构成、拟投入的工作量等方面为顺利完成本项目提供了重要的保障。
项目申请者从20##年开始与国外研究机构合作，研究用于垂直轴潮流发电装置的叶片翼型。采用该翼型制造了直径2米的直线型叶片模型样机，并在空气中进行了测试。经实验证明，自行开发的双对称和对称叶片翼型的性能良好，可应用于垂直轴潮流水轮机。通过2年多的工作，在垂直轴潮流水轮机的设计、数值模拟方面积累了较丰富的经验。
本项目的研究团队在水轮机的设计理论和方法、运行稳定性方面进行了长期的研究工作，通过承担中国长江三峡水电开发总公司重大科研项目、国家自然科学基金重点项目和面上项目、国家十五攻关等有关水轮机研发关键技术方面的项目，完成了三峡右岸水轮机的转轮优化设计、三峡水轮机和福建水口电站机组的振动监测、混流式水轮机全流道三维湍流计算、基于遗传算法的泵系统设计及运行优化等研究。
在以往的水力机械湍流研究中，本项目的研究团队提出了双系数动态亚格子模型，并应用于水力机械大涡模拟计算，在水轮机全流道三维湍流数值模拟方面积累了丰富的经验。为保证计算精度和计算速度，基于双系数动态亚格子的DES计算必须进行大规模并行计算。经过近年来反复实践，本项目的研究团队已经掌握了4－32结点的并行计算技术。
在实验技术方面，已经具备了开展本项目实验研究的条件，并可以利用水轮机能量试验台进行模型实验。本项目的研究团队具有长达6年的PIV和LDV测速的实验经验。掌握了基于折射率匹配技术测量水力机械内部复杂流场的PIV测量技术，以及瞬时压力场测量技术，并成功地测量了泵吸入口的非定常流场、微型粘性转子泵和水力振荡式微型泵的内部流场。因而，具备了进行垂直轴潮流水轮机实验研究的基本物质基础和技术条件。
申请单位在磁悬浮技术方面（包括电磁设计和控制）有多年的研究积累。经过多年的实践，在“电磁轴承支撑转子过临界”、“弹性转子动力学分析”、“保护轴承”、“传感器技术”和“计算机控制”等方面形成了特色鲜明的技术优势。完成了高速电磁悬浮磨床主轴、磁轴承航天姿态控制飞轮研究、弹性转子主动控制过弯曲临界等多个项目的研究。从20##年开始承担国家高技术研究发展计划“863”项目，进行将电磁轴承应用于高温气冷堆氦气透平的研究项目。
本项目的合作单位具有四十多年制造水力机械的历史，在水力机械的制造、水力性能的测试检验，以及运行管理等技术方面有丰富的经验。其生产能力和技术力量可以保证顺利完成垂直轴潮流水轮机的制造和试验。
因此，本项目具有良好的研究基础，在研究的各个环节上都是可靠、可行的。
八、经费预算
根据项目研究的需要，本着实事求是的原则制定经费预算方案。
项目总经费：合计61万元，其中自筹经费12万元、从科技厅申请资助经费49万元。具体分项说明如下：
