垂直轴导流涵道与非导流涵道水轮机熵产特性对比

摘要

为了对比分析垂直轴导流涵道水轮机与垂直轴非导流涵道水轮机之间的熵产及性能特点,通过引入熵产理论并结合SST k-ω湍流模型对二者进行三维数值模拟研究。结果表明:导流涵道水轮机比非导流涵道水轮机具有更高的输出功率和更小的功率波动幅度,但黏性耗散熵产和湍流耗散熵产及其波动幅度均比非导流涵道水轮机有所增加;2种水轮机的黏性耗散熵产和湍流耗散熵产均随尖速比的增大而增大;2种水轮机处于不同尖速比下时的湍流耗散熵产也远大于黏性耗散熵产。流场分析显示大部分的熵产主要发生在水轮机叶片的后缘和导流涵道的外侧,原因是此处形成了较大范围的流动分离和涡流。研究结果揭示了二者的熵产和性能特点,为垂直轴导流涵道水轮机的优化设计提供了一定的参考依据。