波流相互作用下潮流能无轴轮缘导管涡轮机水动力特性与尾流结构分析

摘要

为了探究潮流能无轴轮缘导管涡轮机在波流相互作用下的非定常性能,文章依据斋堂岛海域的潮流条件,采用计算流体力学数值模拟方法分析了顺流和偏流对其水动力特性与尾流结构的影响。研究结果表明:在顺流条件下,随着叶尖速比(TSR)的增大,无轴轮缘导管涡轮机的功率系数(CP)和推力系数(CT)的波动幅度也逐渐增大;在偏流条件下,随着偏流角的增大,无轴轮缘导管涡轮机的平均CP和CT逐渐降低,而偏流也将导致CP和CT在一个波流周期内出现额外的波动,且额外波动的振幅随偏流角的增大而增大;受TSR和偏流角的影响,无轴轮缘导管涡轮机的尾流在向下游传播的过程中将呈现出较为复杂的形态,一部分来流将通过轴心处的开放缺口泄流而出形成射流涡,而随着TSR和偏流角的增大,该射流涡的范围将有所减小。