非定常流下Wells涡轮机准静态分析方法研究

以Wells涡轮机为研究对象,通过求解RANS方程和Spalart-Allmaras模型实现数值仿真模拟,研究非定常流下Wells涡轮机的准静态分析方法。通过网格独立性分析和已有文献对比,验证计算模型的准确性。计算并对比定常流、振荡流和往复流工况中Wells涡轮的性能,结果显示非定常流下Wells涡轮机会发生迟滞现象。通过振荡流和往复流的流动频率影响分析,说明非定常流下Wells涡轮机准静态分析方法的可行性和局限性:准静态分析对于较低流动频率的非定常流工况准确性较高,但对于较高流动频率误差较大。

定常流和往复流下冲击式透平气动特性分析

为充分利用振荡水柱式波能装置中的往复流能量,选取冲击式透平作为研究对象,以输入系数、扭矩系数和效率作为性能指标,对该透平在定常流和往复流下的性能进行三维模拟分析,通过文献对比验证了计算结果的准确性。结果表明:冲击式透平的几何参数中,外径间隙宜取1 mm左右,动叶片数量宜取30;在往复流下,冲击式透平的性能曲线因加、减速阶段性能不同出现迟滞环,其中输入系数曲线呈现顺时针滞回环,而效率曲线出现逆时针滞回环,这主要是由于加、减速阶段涡轮两端压降不同造成的,扭矩系数相比而言没有明显的迟滞现象。通过比较定常流和往复流结果发现,往复流流动频率越低,透平性能越接近定常流下的性能,从而证实了准静态分析方法的可行性。