海流能輪機葉片翼型的水動力學特性模擬

1、Comment[yang1]:補充二級學院名稱已補充1海流能輪機葉片翼型海流能輪機葉片翼型的水動力學特性模擬的水動力學特性模擬蘭雅梅1，郭文華2，王世明1，劉爽1，呂超1（1上海海洋大學工程學院，上海201306；2上海河口海岸科學研究中心，上海201201）摘要：要：基于上海海洋大學研制的臥式海流能發(fā)電裝置，采用雷諾平均NS方程，對來流攻角從0～26情形下的葉片翼型進行數(shù)值模擬，分析比較不同攻角下水動力學特性的變化規(guī)律。結果表明：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，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的速度分布、壓力分布等水動力特性與攻角的關系，為設計高效的海流能轉換葉片提供了理論參考。關鍵詞：關鍵詞：海流能發(fā)電裝置；水翼；水動力特性；攻角；數(shù)值模擬中圖分類號：中圖分類號：P7

3、43TK73文獻標志碼：文獻標志碼：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NACA663018翼型進行幾何建模，來流速度為1.5ms，雷諾數(shù)為Re=1.5106，入口給定來流速度，

5、出口設定為壓力出口邊界。在保證計算精度的前提下，為了有效提高網(wǎng)格數(shù)量，整個計算區(qū)域采用C型結構化網(wǎng)格，并對水翼吸力面、壓力面以及尾跡區(qū)進行加密?？紤]到不同計算區(qū)域大小及網(wǎng)格數(shù)目與計算結果緊密相關，前期進行網(wǎng)格無關化驗證，最終確定計算區(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行空間離散，壓力速度耦合采用SIMPLE算法，動量方程和湍動能方程均采用二階迎風格式，壁面附近采用標準壁面函數(shù)方法處理。翼型水動力分析中，升、阻力系數(shù)是重要的計算結果之一，因此計算數(shù)值中必須監(jiān)測升、阻力系數(shù)的變化曲線。計算時，通過改變來流方向實現(xiàn)攻角的變化，計算的攻角變化范圍為0～26，變化間隔為2。2數(shù)值模擬結果分析數(shù)值模擬結果分析2.1水動力系數(shù)及升阻比水動力系數(shù)及升阻比翼型水動力系數(shù)主要包括升力系數(shù)