第36卷第4期,2023年7月宁波大学学报（理工版）中国科技核心期刊Vol.36No.4,July2023JOURNALOFNINGBOUNIVERSITY(NSEE)中国高校优秀科技期刊DOI:10.20098/j.cnki.1001-5132.2022.0717安装高度对水平轴潮流能水轮机尾流特性的影响王烨1,朱善强2,李振琦3,李广年1*（1.宁波大学海运学院,浙江宁波315832;2.合肥天鹅制冷科技有限公司,安徽合肥230051;3.天时海洋工程及石油装备研究院（青岛）有限公司,山东青岛266000）摘要:为探究水轮机的安装高度对水轮机尾流场的影响,本文以水平轴潮流能水轮机为研究对象,采用计算流体力学(ComputationalFluidDynamics,CFD)方法对水轮机尾流特性进行分析.分别设置水轮机的中心距离海底高度为1.5D、2.0D、2.5D(D为水轮机直径),对水轮机尾流场的轴向、径向上的速度亏损以及涡量结构图进行分析.研究结果表明:安装高度为1.5D时,约在下游轴向位置X/D=15(X为轴向距离)处,梢涡与海底碰撞导致涡结构发生破损,这也使得该工况在下游X/D=15后的速度亏损明显大于安装高度2.0D和2.5D,而安装高度为2.0D和2.5D工况的速度变化基本一致.同时从3种工况不同轴向位置速度亏损图可以看出,从下游X/D=10开始,最大亏损速度均出现在中心轴线的位置.因此在考虑到对下游流场的影响和安装的成本时,建议安装高度为2.0D.关键词:潮流能水轮机;安装高度;数值模拟;尾流特性中图分类号:TK730.7文献标志码:A文章编号:1001-5132（2023）04-0007-07潮流能是一种能量密度高、规律性较强、土地占用率低的清洁可再生能源,在实际应用中,潮流能水轮机的安装位置对单桩潮流能水轮机以及水轮机阵列排布的影响不可忽略[1].潮流能水轮机一般布置在海底,其安装高度和所处环境对实际性能影响较大.Myers等[2]通过改变实验水槽中致动器盘的垂直位置来研究边界邻近性的影响,发现致动器盘越靠近海床,尾流速度的亏损越大.张亚超[3]采用小威龙测速仪在水槽中测试了水轮机的尾流流场,研究来流速度、水轮机安装高度、水轮机推力系数及潮流场海底地形对水轮机尾流的影响.Kolekar等[3]研究了边界邻近的影响,结果表明水轮机离床层越远,就推力和功率系数来说,其性能就越好.但水轮机离自由表面太近时,自由表面将变形,并与尾流产生强烈相互作用,从而导致水轮机性能下降.Aghsaee等[5]通过LDV测试水轮机流场,研究了在固定水轮机轮毂高度和流入条件下,水深变化对水平轴水轮机尾流的影响,结果显示水越深,速度恢复得越快,但与两个较浅的水深相比,其在尾流中保持了较高的湍流强度水平.郑源等[6...
