基于LSIBM-LES的浅水河岸水轮机尾流特性分析

作     者：高瑾瑾 郑源 阚阚 GAO Jinjin;ZHENG Yuan;KAN Kan

作者机构：河海大学水利水电学院江苏南京210098 河海大学能源与电气学院江苏南京210098 

出 版 物：《华中科技大学学报（自然科学版）》 (Journal of Huazhong University of Science and Technology(Natural Science Edition))

年 卷 期：2022年第50卷第3期

页      面：143-148页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52009033) 江苏省自然科学基金资助项目(NBK20200509) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(B210202066) 江苏高校优势学科建设工程资助项目(水利工程YS11001)。 

主　　题：浅水河岸 垂直轴水轮机 大涡模拟 水平集浸入边界法 尾流特性 三重分解 

摘      要：设计了一种部分嵌入在浅水河岸侧壁上的新型阻力型垂直轴水轮机.这种水轮机在河流中层运行,可以有效适应流量、泥沙等多种环境因素的变化,且对鱼类等水生生物友好.为研究水轮机的性能及尾流特性,对其在明渠中的流动过程进行了大涡模拟(LES).采用基于水平集函数的浸入边界法(LSIBM)分别描述了规则半圆柱形空腔及复杂水轮机的几何结构,并基于耦合水平集流体体积(CLSVOF)法捕捉不断变化的自由液面.将计算得到的不同叶尖速比下的水轮机功率系数与模型试验结果进行对比,验证了数值仿真结果的准确性.基于计算结果对雷诺应力进行了三重分解,结果显示水轮机近尾流区域的不稳定性与叶片通过频率密切相关.