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多转子垂直轴潮流透平的水动力干涉研究( Investigations on the Hydrodynamic Interference of the Multi-rotor Vertical Axis Tidal Current Turbine )
K Sun R Ji J Zhang Y Li B Wang
在潮汐能开发中，为了在有限的潮汐农场中提取更多的能量，需要大规模部署潮流水轮机。本文基于开源流体动力学软件（OpenFOAM）中的PimpleDyMFoam求解器，对二维VATCT（垂直轴潮流涡轮机）提出了一种有效的数值方法。其次，引入对称简化模型对多旋翼VATCT阵列进行了仿真。研究了不同阵列布局方案中各涡轮的相互作用和尾流特性，以增强对多涡轮相互作用的认识。众所周知，多个涡轮之间的相互作用提高了整体的功率转换效率，因此对其进行深入研究具有重要意义。从叶片受力、尾迹流场和功率转换效率三个方面对多转子涡轮阵列的CFD数值模拟结果进行了比较。结果表明，多转子涡轮阵列的功率转换效率高于单机涡轮。多转子涡轮中各涡轮的间距越小，整体输出功率越大。反向旋转形式的单列多转子阵列更有利于能量获取。从尾迹流场的角度对多旋翼阵列进行分析，可以对阵列中功率转换增大的原因提供一些见解。本文综合考虑了力特性、尾流特性以及不同阵列布局下多旋翼VATCT的能量效率。从流体力学角度提出的阵列优化方案，将为大规模VATCT阵列场的产业化提供技术见解。
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