并列式垂直轴水轮机尾流场的干扰特性研究

发布时间：2021-10-25 00:25

　　为研究并列式垂直轴水轮机的水动力性能及尾流干扰特性,进而指导阵列式水轮机的排列,文章对并列式垂直轴水轮机的水动力性能进行数值分析。首先针对单个垂直轴水轮机的水动力性能进行分析,基于数值分析结果与实验数据的对比,验证了所采用数值分析方法的准确性,继而对并列式垂直轴水轮机的性能进行了分析。分析结果表明:垂直轴水轮机的尾流具有明显的非对称现象,且尾流之间的干扰对尾流场的速度影响较大;由于水轮机尾流压力分布不均,两个水轮机尾流之间会产生压力差,进而导致尾涡向低压力区域偏移,整体表现为向迎流侧偏移;尾流继续传播扩散,最后与流场混合;在并列排布垂直轴水轮机时,应尽量使相邻水轮机处于顺流侧并反向旋转,当水轮机处于相邻水轮机的迎流侧时,应注意加大水轮机之间的间距。 

【文章来源】：可再生能源. 2019,37(11)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

计算域Fig.2Computingdomain

?高密实度的特点。图1为UNH-RVAT型水轮机的示意图。如图1所示，水轮机的直径（D）为1.0m，叶片与横杆截面均选用NACA0020翼型，叶片高度（H）为1.0m，弦长（c）为0.14m。1.3计算域、边界条件和初始条件本研究选取的计算域如图2所示。该计算域长24m，宽6m，高4m。通过对空水槽进行模拟计算可知，在距离入口4D处，流场的湍流度为0.0149，且流场能够保持长期稳定，满足布置水轮机的需求。因此，可布置水轮机中心图1水轮机模型Fig.1TurbinemodelDcH图2计算域Fig.2Computingdomain张玉超，等并列式垂直轴水轮机尾流场的干扰特性研究·1733·

观察并列水轮机的尾流场干扰，并列水轮机选定计算物理时间为50个周期，即78.54s。1.5区域定义为了清晰描述尾流场，对水轮机周围及流场进行划分，划分结果如图4所示。2结果与讨论由于水轮机尾流场在垂向各截面分布具备相似性，本文选取水轮机垂向中心横截面的速度分布和压力分布进行讨论分析，并通过观察整体泻涡情况讨论两个水轮机尾流之间的干扰。2.1尾流场的速度云图图5为并列水轮机尾流场的速度云图。从图5可以看出，当来流经过水轮机后，能量图3数值模拟与实验数据的对比Fig.3ComparingthesimulationresultsandexperimentdataTSR00.51.01.52.02.53.03.50.300.250.200.150.100.050-0.05试验数据数值模拟Cp图4水轮机流场方位定义Fig.4Turbines'flowfieldorientationdefinition迎流侧水轮机横轴中轴线纵轴顺流侧水轮机迎流侧顺流侧横轴下纵轴游侧顺流侧上游侧上游侧下游侧迎流侧图5并列水轮机尾流场的速度云图Fig.5Parallelturbinesvelocityscalarmap速度/m·s-10.025330.75501.48482.21452.94423.6739可再生能源2019，37（11）·1734·

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3456294