剪切流对潮流能水平轴水轮机水动力性能的影响

摘要

为研究剪切流下潮流能水平轴水轮机水动力载荷的特性,基于计算流体力学(CFD)方法建立剪切流模型,计算水平轴水轮机在剪切流下的水动力载荷,并分析得出剪切流对水动力载荷的影响规律。结果表明:在剪切流情况下,水动力载荷系数时历曲线发生明显波动,除了弯矩系数的波动频率与叶轮旋转频率一致外,其他系数的波动频率均为叶轮旋转频率的2倍,且剪切流越大,水动力载荷系数的波动幅值就越大;随着速比的增大,弯矩系数的波动幅值逐渐增大,而侧向力系数波动幅值先增大再减小,在最优速比左右达到最大。研究成果可为潮流能水平轴水轮机的结构设计和性能优化提供参考。