為研究并列式垂直軸水輪機(jī)的水動(dòng)力性能及尾流干擾特性,進(jìn)而指導(dǎo)陣列式水輪機(jī)的排列,文章對(duì)并列式垂直軸水輪機(jī)的水動(dòng)力性能進(jìn)行數(shù)值分析。首先針對(duì)單個(gè)垂直軸水輪機(jī)的水動(dòng)力性能進(jìn)行分析,基于數(shù)值分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比,驗(yàn)證了所采用數(shù)值分析方法的準(zhǔn)確性,繼而對(duì)并列式垂直軸水輪機(jī)的性能進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明:垂直軸水輪機(jī)的尾流具有明顯的非對(duì)稱現(xiàn)象,且尾流之間的干擾對(duì)尾流場(chǎng)的速度影響較大;由于水輪機(jī)尾流壓力分布不均,兩個(gè)水輪機(jī)尾流之間會(huì)產(chǎn)生壓力差,進(jìn)而導(dǎo)致尾渦向低壓力區(qū)域偏移,整體表現(xiàn)為向迎流側(cè)偏移;尾流繼續(xù)傳播擴(kuò)散,最后與流場(chǎng)混合;在并列排布垂直軸水輪機(jī)時(shí),應(yīng)盡量使相鄰水輪機(jī)處于順流側(cè)并反向旋轉(zhuǎn),當(dāng)水輪機(jī)處于相鄰水輪機(jī)的迎流側(cè)時(shí),應(yīng)注意加大水輪機(jī)之間的間距。 

【文章來(lái)源】：可再生能源. 2019,37(11)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

計(jì)算域Fig.2Computingdomain

?高密實(shí)度的特點(diǎn)。圖1為UNH-RVAT型水輪機(jī)的示意圖。如圖1所示，水輪機(jī)的直徑（D）為1.0m，葉片與橫桿截面均選用NACA0020翼型，葉片高度（H）為1.0m，弦長(zhǎng)（c）為0.14m。1.3計(jì)算域、邊界條件和初始條件本研究選取的計(jì)算域如圖2所示。該計(jì)算域長(zhǎng)24m，寬6m，高4m。通過(guò)對(duì)空水槽進(jìn)行模擬計(jì)算可知，在距離入口4D處，流場(chǎng)的湍流度為0.0149，且流場(chǎng)能夠保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，滿足布置水輪機(jī)的需求。因此，可布置水輪機(jī)中心圖1水輪機(jī)模型Fig.1TurbinemodelDcH圖2計(jì)算域Fig.2Computingdomain張玉超，等并列式垂直軸水輪機(jī)尾流場(chǎng)的干擾特性研究·1733·

觀察并列水輪機(jī)的尾流場(chǎng)干擾，并列水輪機(jī)選定計(jì)算物理時(shí)間為50個(gè)周期，即78.54s。1.5區(qū)域定義為了清晰描述尾流場(chǎng)，對(duì)水輪機(jī)周圍及流場(chǎng)進(jìn)行劃分，劃分結(jié)果如圖4所示。2結(jié)果與討論由于水輪機(jī)尾流場(chǎng)在垂向各截面分布具備相似性，本文選取水輪機(jī)垂向中心橫截面的速度分布和壓力分布進(jìn)行討論分析，并通過(guò)觀察整體瀉渦情況討論兩個(gè)水輪機(jī)尾流之間的干擾。2.1尾流場(chǎng)的速度云圖圖5為并列水輪機(jī)尾流場(chǎng)的速度云圖。從圖5可以看出，當(dāng)來(lái)流經(jīng)過(guò)水輪機(jī)后，能量圖3數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比Fig.3ComparingthesimulationresultsandexperimentdataTSR00.51.01.52.02.53.03.50.300.250.200.150.100.050-0.05試驗(yàn)數(shù)據(jù)數(shù)值模擬Cp圖4水輪機(jī)流場(chǎng)方位定義Fig.4Turbines'flowfieldorientationdefinition迎流側(cè)水輪機(jī)橫軸中軸線縱軸順流側(cè)水輪機(jī)迎流側(cè)順流側(cè)橫軸下縱軸游側(cè)順流側(cè)上游側(cè)上游側(cè)下游側(cè)迎流側(cè)圖5并列水輪機(jī)尾流場(chǎng)的速度云圖Fig.5Parallelturbinesvelocityscalarmap速度/m·s-10.025330.75501.48482.21452.94423.6739可再生能源2019，37（11）·1734·

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]串列豎軸水輪機(jī)尾流場(chǎng)影響CFD模擬分析[J]. 孫科,李巖,王凱,張亮.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(05)
[2]基于CFD技術(shù)的垂直軸風(fēng)力機(jī)動(dòng)態(tài)尾流特性研究[J]. 蔡新,潘盼,朱杰,顧榮蓉,張建新.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2014(05)
[3]潮流能開(kāi)發(fā)技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 魏東澤,吳國(guó)榮,郭欣,顧恩凱.  可再生能源. 2014(07)
[4]同軸雙轉(zhuǎn)子H-Darrieus型潮流能水輪機(jī)起動(dòng)扭矩研究[J]. 陳兵,王聰,郭偉,謝宇.  可再生能源. 2014(07)



本文編號(hào)：3456294