翼型弦长和方位角对垂直轴水动力转轮启动性能的影响

针对H型水动力转轮启动力矩小、启动时间长的问题,运用计算流体动力学方法进行了模拟与分析.采用6DOF模拟转轮转速随作用力矩的变化过程,对转轮在不同初始角度条件下启动时的瞬态流场、角速度与输出力矩进行了对比与关联分析.结果表明,直叶片垂直轴水动力转轮启动过程中,角速度与输出力矩的变化之间无显式相关性.在最小静力矩条件下启动时,转轮到达角速度和力矩峰值所需的时间较在最大静力矩条件下启动时间长.到达最大转轮旋转角速度时,各叶片内侧存在较大低压区,这一点不受启动角度变化的影响.当叶片包围区域内低速区面积大时,转轮的输出力矩较小.在最大静力矩条件下启动时,尾流区的完整性较强.在不同翼型弦长条件下,角速度经历了上升、下降、再到平稳振荡的过程.随着翼型弦长自0.16 m增大至0.24 m,转轮启动时间增加0.63 s,转轮旋转达到稳定后的平均角速度变小,但角速度波动幅度基本不变.