潮流能流道环导管涡轮机减阻特性及尾流场研究

摘要

为了解决潮流能导管涡轮机来流阻力及尾部回流过大的技术问题,对一种带流道环的导管涡轮机的水动力学性能进行非定常数值模拟,并从流道环宽度、流道环数和流道环形状3个方面对系统的轴向阻力、叶轮压力脉动及尾流场流态的影响进行分析。研究结果表明:直流道环导管涡轮机相比原导管涡轮机有效减小了系统轴向阻力、叶轮载荷及压力脉动幅值,降低了结构的疲劳风险。此外,相关尾流场分析指出直流道环的射流作用能显著减少尾部的低速条带和回流区尺度,加快近尾流场的流速恢复。且随着直流道环宽度及数量的增加,射流将向导管尾端流域注入更多的动量,尾流恢复更快,系统的减阻效果也进一步得到了增强。而弯流道环导管涡轮机的偏转射流增加了尾流的复杂程度,在阻碍尾流向下游自由扩散的同时也增加了载荷及叶轮压力的脉动幅值,不利于系统的减阻。