叶片尾缘偏转对升力型垂直轴水轮机性能的影响

提出通过叶片尾缘自主偏转,提高传统升力型垂直轴水轮机水能利用效率的新思路。采用计算流体力学(CFD)方法,结合动网格和重叠网格技术对垂直轴水轮机的水动力性能进行二维非稳态数值模拟计算提出了尾缘始终向压力面偏转(OSO)和尾缘以恒定的角速度进行连续偏转(CD)的2种尾缘偏转控制策略,探究了尾缘偏转长度和偏转角度对垂直轴水轮机获能特性的影响规律。结果表明:在低叶尖速比下,采用OSO型偏转形式对水轮机性能的提升效果更好,当叶尖速比为1.00时,在尾缘偏转角度幅值为15°与偏转长度为0.1倍弦长的尾缘偏转参数组合下,水轮机的平均获能效率可提高约17.1%;在中高叶尖速比下,采用CD型偏转形式可有效提升垂直轴水轮机的平均获能效率,当叶尖速比为3.00时,与原始水轮机相比,水轮机的平均获能效率最大可提升约15.39%;在实际运用中,可以将2种控制策略结合起来灵活实施,使得水轮机在全工况范围内保持高效的获能特性,使之具备工程化应用价值和潜力。