基于平面叶栅模型CFD数据的Wells透平设计方法

发布时间：2021-03-25 12:23

　　提出基于Wells透平平面叶栅CFD数据的设计方法,使用CFD方法得到不同NACA翼型在不同叶栅稠度下的压力系数曲线、效率曲线,并使用这些CFD数据设计一个新的叶轮。实验结果表明:在稳定流动下,当前用于微型导航,用波浪能发电装置叶轮的最高转换效率约为46.61%,而该文设计叶轮的最高转换效率为50.50%;在规则波流动下,当前使用的叶轮的最高转换效率约为41.14%,而该文设计叶轮的最高转换效率为44.66%;当流量系数大于0.067时,该文设计叶轮的转换效率基本上高出当前使用叶轮转换效率10%;此外,该文设计叶轮的高效区的流量系数范围更大,使得新型Wells透平在随机波下有望实现更高的转换效率。 

【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

Wells透平平面叶栅示意图

对于图2所示的平面叶栅模型，气流通过叶片前后的流动效率主要受：叶栅稠度L/t(L代表弦长，t代表栅距）、流量系数v/U(v表示轴流速度，U表示叶片的运动速度）、雷诺数Re、马赫数Ma、叶片形状的影响。本文主要研究叶栅稠度L/t、流量系数v U及叶片形状对叶栅效率/压力系数的影响，不研究雷诺数Re、马赫数Ma的影响。由于雷诺数Re和马赫数Ma对流动效率有影响，因此在计算过程中应该保持雷诺数Re、马赫数Ma为定值。因此，为保证雷诺数Re接近，所以令叶片的弦长L=0.1 m,U=60 m/s。叶栅稠度L/t的改变则主要通过改变栅距t的大小来改变，L/t=0.2～0.8。流量系数v/U的改变则主要通过改变轴流速度v的大小来改变。而研究的叶片形状主要是NACA 0010～NACA0026。叶栅平面的网格划分如图3所示。图3 平面叶栅模型网格划分

图2 平面叶栅CFD模型本文使用的CFD分析软件是CFX。在计算模型的边界条件的设置方面，主要为：左右两侧均为周期性边界条件，叶片表面设置为无滑移边界条件，进口条件设置为给定各分量速度，其中x轴速度分量为vx=U=60 m/s,y轴速度分量vy=4～22 m/s；出口条件设置为平均出口静压ps2=0 Pa。湍流模型使用k-ε模型。

【参考文献】：
期刊论文
[1]BD102G型航标用波力发电装置研制[J]. 梁贤光,杨光宇,吴海明,曾腾,叶新源.  可再生能源. 2014(12)



本文编号：3099676