基于正交试验的非对称垂直轴水轮机数值模拟

运用正交试验法开展了具有非对称NACA翼型的垂直轴潮流能水轮机的非定常数值模拟研究,分析弯度、弯度位置、前缘半径、最大厚度位置对叶轮能量提取率的影响。使用极差分析法确定了各因素影响的主次顺序和各尖速比下由最优参数确定的翼型。结果表明:在不同尖速比下,弯度是影响水轮机性能的主导因素,对水轮机能量提取率的贡献率分别为44.7%(尖速比λ=2.25)、53.4%(尖速比λ=2.5)和59.4%(尖速比λ=2.75);次要因素为最大厚度所在位置,其余两个参数对其性能影响较小。针对最优参数确定的翼型进行验证,结果证实具有该翼型的水轮机的动力学性能要好于其他翼型。

不同交错排布对潮流能垂直轴水轮机性能的影响

为了优化潮流能垂直轴水轮机排布方案,采用计算流体动力学(CFD)方法得到双水轮机在不同轴间距H、不同相对位置角(RPA)β及前后排水轮机不同尖速比λ下平均功率系数C;变化规律,分析流场的速度和涡量云图,解释变化机理。同时,对比单、双水轮机尾流速度分布情况,探究双水轮机尾流特性。结果表明:后排水轮机处于前排水轮机尾流区内时平均功率系数随轴间距增大线性增大,处于尾流区外时双水轮机间距较小、平均功率系数较大;受前排水轮机尾流的影响,后排水轮机最佳尖速比会随着距离和角度的不同发生变化;双水轮机交错排布的平均功率系数高于单水轮机,但尾流速度需要较长的距离恢复。