相位角對雙機組立軸水輪機的水動力性能影響

王凱，孫科，張亮，盛其虎

(哈爾濱工程大學深海工程技術研究中心，黑龍江哈爾濱150001)

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相位角對雙機組立軸水輪機的水動力性能影響

王凱，孫科，張亮，盛其虎

(哈爾濱工程大學深海工程技術研究中心，黑龍江哈爾濱150001)

摘要:為了研究相位角對雙機組兩葉片垂直軸潮流能水輪機的水動力性能影響，采用CFD數值模擬方法，計算了不同初始相位角下水輪機水動力性能，得到水輪機的效率、葉片切向力系數及法向力系數的變化規律，并通過速度矢量圖和壓力圖的細節分析，解釋變化機理。研究結果表明:雙機組潮流能水輪機效率比兩個單機組水輪機工作效率高，特別在中高速比時更明顯。除0°以外的相位角下水輪機總效率相近且高于0°時的效率。90°相位角時兩個機組的效率曲線基本重合，且此時葉片受力系數小，葉尖高壓區域也小，從而受到壓力較小。選取90°作為初始啟動相位角既可以提高雙機組水輪機效率又可以減小葉片受力，增加水輪機的使用壽命。

關鍵詞:雙機組輪機;CFD;相位角;水動力性能

海洋潮流能作為一種可再生能源已成為國內外研究的熱點，且我國潮流能儲量豐富，具有巨大的開發利用潛力［1－2］。垂直軸水輪機因其運行與來流方向無關而成為具有廣泛應用前景的潮流能轉換裝置之一，近些年來對單機組垂直軸潮流能水輪機的研究已經取得了諸多成果［3－4］。但隨著潮流能發電技術日益成熟，多機組垂直軸潮流能水輪機共同工作發電必將成為趨勢［5］。……