对转式水平轴潮流能水轮机的数值模拟优化

摘要

基于舟山本岛南部附近海域的实测海况,研究使对转式水平轴潮流能水轮机(CRHATT)的功率系数C_(P)达到最大的最优转子间的距离L,以及叶片弦长C_(B)对减小CRHATT转子间的C_(P)差值的作用。在对9组CRHATT完成稳态数值模拟,并得到CRHATT的最优L与减小转子间C_(P)差值的最优C_(B)组合后,拟合舟山本岛南部28 h的潮流数据,得到潮流数据的2阶傅里叶级数拟合函数。使用UDF编程把拟合函数导入到流场环境中,对CRHATT进行5个周期拟合函数的数值模拟,以研究时域特性下的最优L和最优C_(B)组合的有效性。结果表明,在稳态和时域特性数值模拟下的最优L和最优C_(B)组合保持一致。综合分析两种数值模拟结果,在最优L和最优C_(B)组合下的CRHATT的C_(P)可达到0.565;转子间的C_(P)差值占CRHATT总C_(P)的百分比减小至6.95%;转子间的C_(P)差值随潮流变化的离散程度较小,证明CRHATT在时域特性环境中能稳定工作。