為了揭示水翼發(fā)生振蕩運(yùn)動(dòng)而捕獲潮流能的機(jī)理,根據(jù)流體力學(xué)的基本理論,建立水翼振蕩運(yùn)動(dòng)的模型.利用商用軟件ANSYS Fluent對(duì)水翼的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,分析水翼運(yùn)動(dòng)對(duì)周?chē)鲌?chǎng)的影響,討論水翼的運(yùn)動(dòng)參量、尺度參數(shù)等對(duì)水翼的水動(dòng)力特性和能量捕獲性能的影響規(guī)律,獲得水翼在流體作用下的動(dòng)力響應(yīng)特性.結(jié)果表明:水翼的捕能總效率隨運(yùn)動(dòng)參量變化的過(guò)程存在拐點(diǎn),將水翼的運(yùn)行參數(shù)設(shè)置在最高效率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的參數(shù)下,能夠減小瞬時(shí)升力系數(shù)、瞬時(shí)阻力系數(shù)、瞬時(shí)功率系數(shù)各系數(shù)曲線(xiàn)的振蕩突變現(xiàn)象,但該參數(shù)設(shè)置下的水翼功率輸出未必能夠達(dá)到最大;升沉運(yùn)動(dòng)捕獲的能量與水翼厚度呈正相關(guān),俯仰運(yùn)動(dòng)捕獲的能量與水翼厚度呈負(fù)相關(guān);水翼幾何參數(shù)對(duì)水翼工作性能的影響程度與流體黏性的影響密切相關(guān). 

【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2018,52(01)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【圖文】：

圖１水翼運(yùn)動(dòng)模型Ｆｉｇ．１Ｍｏｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｈｙｄｒｏｆｏｉｌ

式中：Ｓ為水翼的掃掠面積，Ｈ為水翼在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)幅值，對(duì)于二維水翼，Ｓ＝Ｈ．２數(shù)值模擬與算例驗(yàn)證采用軟件ＡＮＳＹＳＦｌｕｅｎｔ來(lái)求解水翼發(fā)生振蕩運(yùn)動(dòng)時(shí)的流場(chǎng)．水翼網(wǎng)格模型如圖２所示，利用滑移交界面將計(jì)算區(qū)域劃分為兩部分：內(nèi)部圓形區(qū)域隨水翼作俯仰—升沉運(yùn)動(dòng)；外部網(wǎng)格只受滑移交界面運(yùn)動(dòng)的影響，可以加密核心區(qū)域網(wǎng)格．在模擬過(guò)程中，采用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)和用戶(hù)自定義函數(shù)模擬水翼壁面邊界振蕩運(yùn)動(dòng)．雷諾數(shù)Ｒｅ為５０００００，湍流模型為Ｓｐａｌａｒｔ－Ａｌｌｍａｒａｓ模型，流場(chǎng)求解器采用基于壓力的分離求解算法，壓力和速度的耦合方法采用ＰＩＳＯ格式，計(jì)算中梯度的插值方法采用基于節(jié)點(diǎn)的Ｇｒｅｅｎ－Ｇａｕｓｓ方法，壓力、動(dòng)量、湍流黏性系數(shù)的離散格式選用二階迎風(fēng)格式，時(shí)間離散采用一階隱式格式，ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ和ｖｅｌｏｃｉｔｙ殘差的絕對(duì)收斂標(biāo)準(zhǔn)為１０－５．為了獲得水翼所受的水動(dòng)力特性，通過(guò)編寫(xiě)專(zhuān)門(mén)的用戶(hù)自定義程序從Ｆｌｕｅｎｔ求解器中提取數(shù)據(jù)．為了驗(yàn)證網(wǎng)格數(shù)量及時(shí)間步長(zhǎng)的獨(dú)立性，采用不同的網(wǎng)格數(shù)量及時(shí)間步長(zhǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，結(jié)果如圖３所示．結(jié)果表明，在本文所選擇的參數(shù)范圍內(nèi)，網(wǎng)格的數(shù)量及時(shí)間步長(zhǎng)對(duì)模擬結(jié)果的影響可以忽略．在確保模擬精度的前提下，為了減少計(jì)算的時(shí)間，選擇的網(wǎng)格數(shù)量為０．７２×１０５，時(shí)間步長(zhǎng)為１６００步／周期．將數(shù)值模型的模擬參數(shù)設(shè)置為文獻(xiàn)［１０］的參數(shù)，獲得的水翼瞬時(shí)升力系數(shù)如圖４所示［１０］．在一個(gè)周期內(nèi)，文獻(xiàn)［１０］的Ｃ－Ｐ為０．９８６，η為３８．６８％．在一個(gè)周期內(nèi)，本文模型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于液壓傳動(dòng)的振蕩浮子式波浪發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 呂沁,李德堂,唐文濤,曹偉男,金豁然,胡星辰.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2016(02)
[2]Frequency-based control of islanded microgrid with renewable energy sources and energy storage[J]. Konstantinos O.OUREILIDIS,Emmanouil A.BAKIRTZIS,Charis S.DEMOULIAS.  Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2016(01)
[3]應(yīng)用Realizable k-ε湍流模型的振蕩水翼繞流數(shù)值模擬研究（英文）[J]. 劉臻,史宏達(dá),劉蕓.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(06)



本文編號(hào)：3534812