為了提高振蕩水翼的能量提取效率,提出一種帶尾緣襟翼的振蕩水翼結(jié)構(gòu),在傳統(tǒng)水翼的后端加裝尾緣襟翼,利用尾緣襟翼的擺動達到提高功率的目的。建立襟翼擺動的運動方程并對等效攻角方程進行推導。利用CFD軟件中的動態(tài)和移動網(wǎng)格技術(shù)對模型進行數(shù)值模擬。仿真結(jié)果顯示,尾緣襟翼結(jié)構(gòu)增加水翼翼型的拱度,使水翼的攻角增加,進而增加振蕩水翼的升力系數(shù)和時均功率系數(shù)。推導的等效攻角公式與模擬結(jié)果一致,等效攻角公式能夠較好的預示模擬結(jié)果。尾緣襟翼的擺動負功在整個振蕩水翼采集功率中占的比例很小。

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【部分圖文】：

圖1傳統(tǒng)水翼與尾緣襟翼水翼的對比

圖1為振蕩水翼的幾何結(jié)構(gòu),c為弦長,Xa為俯仰軸距離水翼前緣距離,尾緣襟翼振蕩水翼分為兩部分,第一部分定義為主水翼,下標為p,第二部分定義為尾緣襟翼,下標為f,整體水翼下標為h。傳統(tǒng)水翼運動方程如下:

圖2幾何和運動學參數(shù)

襟翼振蕩水翼運動具體過程可以描述為,在0～3/8T內(nèi)襟翼相對主翼靜止,以此來增加水翼的攻角;在水翼升沉運動換向前進行襟翼的擺動變向(本研究中3/8T～1/2T),從而實現(xiàn)在下沉運動時依然能夠增加水翼攻角;當在7/8T～T,同樣進行襟翼的擺動變向,實現(xiàn)下一個周期的振蕩過程。其運動簡....

圖3整體水翼的攻角簡圖

式中vy為垂直速度。尾緣襟翼俯仰振幅形成與主翼的夾角,根據(jù)攻角定義,水翼的弦線已經(jīng)改變,此時圖3中的θh才是實際整體水翼的攻角。在襟翼的擺動過程中,弦線角度也隨之變化,因此,θh的變化不僅與θp有關(guān)系,同樣也受θf的影響。為了分析θh的變化規(guī)律,本研究做了推導,如圖4所示。圖4....

圖5網(wǎng)格模型細節(jié)與邊界層

在Fluent動網(wǎng)格模型的基礎(chǔ)上,使用滑移網(wǎng)格模型與動網(wǎng)格模型結(jié)合,其中正方形流體域的邊長為75c,圓形流體域的直徑為5c,圖5為振蕩水翼周圍流體計算區(qū)域的網(wǎng)格模型,圖中翼型為NACA0018foil,總節(jié)點數(shù)為0.9×105,其中水翼節(jié)點數(shù)為700。為了驗證提出的運動模型及....

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