振荡水翼弦向主动变形提高获能效率的机理研究

作     者：姜祎萌 姚慧岚 Jiang Yimeng;Yao Huilan

作者机构：中国海洋大学工程学院山东青岛266100 

出 版 物：《中国海洋大学学报（自然科学版）》 (Periodical of Ocean University of China)

年 卷 期：2024年第54卷第3期

页      面：107-115页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52101335) 山东省自然科学基金项目(ZR2020QE293)资助 

主　　题：振荡水翼 柔性变形 有效攻角 获能效率 数值模拟 

摘      要：为探明振荡水翼弦向主动变形对获能效率的影响机理,应用结构变形方程结合动网格方法对水翼弦向变形进行主动控制,并通过求解雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-averaged Navier-Stokes, RANS)方程和Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型,对具有不同变形程度的振荡水翼获能过程进行数值模拟。分析了振荡水翼弦向主动变形对获能效率的影响规律,提出了考虑水翼运动和弦向柔性变形的有效攻角计算公式,并从一个周期内不同时刻漩涡同水翼相互作用、弦向压力分布以及有效攻角变化等角度对水翼获能差异进行分析,探讨水翼弦向主动变形影响下获能效率变化的根本原因。研究结果表明:相较于刚性水翼,振荡水翼弦向主动变形可以显著提高效率,可达19%,由结构变形引起的漩涡强度变化是获能效率提升的原因之一,但其作用比较有限,由结构变形导致有效攻角增大是效率提升的主要原因。