海流能輪機(jī)葉片翼型的水動(dòng)力學(xué)特性模擬

1、Comment[yang1]:補(bǔ)充二級(jí)學(xué)院名稱已補(bǔ)充1海流能輪機(jī)葉片翼型海流能輪機(jī)葉片翼型的水動(dòng)力學(xué)特性模擬的水動(dòng)力學(xué)特性模擬蘭雅梅1，郭文華2，王世明1，劉爽1，呂超1（1上海海洋大學(xué)工程學(xué)院，上海201306；2上海河口海岸科學(xué)研究中心，上海201201）摘要：要：基于上海海洋大學(xué)研制的臥式海流能發(fā)電裝置，采用雷諾平均NS方程，對(duì)來流攻角從0～26情形下的葉片翼型進(jìn)行數(shù)值模擬，分析比較不同攻角下水動(dòng)力學(xué)特性的變化規(guī)律。結(jié)果表明：一定

2、范圍內(nèi)增加攻角可有效提高升阻比，但升力系數(shù)最大時(shí)，升阻比、水翼捕能效率不一定最高，失速角也不一定是最佳攻角，驗(yàn)證了水翼失速的根本原因是邊界層的分離；水翼吸力面與壓力面的壓差較大，此壓差為水翼提供較高的升力系數(shù)，主要來自于水翼的前半部。此外，還分析了水翼周圍流場(chǎng)的速度分布、壓力分布等水動(dòng)力特性與攻角的關(guān)系，為設(shè)計(jì)高效的海流能轉(zhuǎn)換葉片提供了理論參考。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：海流能發(fā)電裝置；水翼；水動(dòng)力特性；攻角；數(shù)值模擬中圖分類號(hào)：中圖分類號(hào)：P7

3、43TK73文獻(xiàn)標(biāo)志碼：文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A【DOI】10.13788ki.cbgc.2017.07.037NumericalSimulationofHydrodynamicacteristicsonBladeHydrofoilofOceanGenerationDeviceLANYamei1GUOWenhua2WANGShiming1LIUShuang1LYUChao1(1.EngineeringCollegeShanghaiOceanUni

4、versityShanghai201306China2.Estuarinehydrofoilhydrodynamicacteristicsattackanglenumericalsimulation3值，分別為C1ε=1.44，C2ε=1.92，Cμ=0.09，σk=1.0，σk=1.3。1.3數(shù)值方法及邊界條件數(shù)值方法及邊界條件對(duì)NACA663018翼型進(jìn)行幾何建模，來流速度為1.5ms，雷諾數(shù)為Re=1.5106，入口給定來流速度，

5、出口設(shè)定為壓力出口邊界。在保證計(jì)算精度的前提下，為了有效提高網(wǎng)格數(shù)量，整個(gè)計(jì)算區(qū)域采用C型結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，并對(duì)水翼吸力面、壓力面以及尾跡區(qū)進(jìn)行加密?？紤]到不同計(jì)算區(qū)域大小及網(wǎng)格數(shù)目與計(jì)算結(jié)果緊密相關(guān)，前期進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)化驗(yàn)證，最終確定計(jì)算區(qū)域前端距翼前緣10倍弦長，出口距翼尾緣20倍弦長，上下邊界相距20倍弦長；不同攻角情形下，所采用的網(wǎng)格數(shù)均為59360。圖1為計(jì)算區(qū)域及整體網(wǎng)格劃分，圖2為翼型局部加密網(wǎng)格。圖1計(jì)算區(qū)域及整體網(wǎng)格劃分圖2翼

6、型網(wǎng)格局部放大圖采用有限體積法進(jìn)行空間離散，壓力速度耦合采用SIMPLE算法，動(dòng)量方程和湍動(dòng)能方程均采用二階迎風(fēng)格式，壁面附近采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)方法處理。翼型水動(dòng)力分析中，升、阻力系數(shù)是重要的計(jì)算結(jié)果之一，因此計(jì)算數(shù)值中必須監(jiān)測(cè)升、阻力系數(shù)的變化曲線。計(jì)算時(shí)，通過改變來流方向?qū)崿F(xiàn)攻角的變化，計(jì)算的攻角變化范圍為0～26，變化間隔為2。2數(shù)值模擬結(jié)果分析數(shù)值模擬結(jié)果分析2.1水動(dòng)力系數(shù)及升阻比水動(dòng)力系數(shù)及升阻比翼型水動(dòng)力系數(shù)主要包括升力系數(shù)