下游叶片扫掠对跨流涡轮性能的影响
流体动力学
2025-01-24 v2
摘要
跨流涡轮(在风能领域称为垂直轴风力涡轮 VAWTs)的叶片在每个旋转循环的前半程(称为`上游扫掠')遇到相对不扰动的入口，而在后半程(称为`下游扫掠')则穿过自身的涡流。虽然大多数关于跨流涡轮优化的研究都集中在发电用的上游扫掠，但我们使用单叶片涡轮实验表明，下游扫掠对时平均性能影响显著。我们发现，上游扫掠的发电功率在optimal掠速比之外仍持续增长。相比之下，由于升力和阻力方向不利于旋转，以及由旋转引起的虚拟翳性产生的潜在不利扭矩，下游扫掠在optimal掠速比之外会消耗功率。下游功率降损的速度快于上游功率增长的速度，使得下游扫掠性能决定了optimal掠速比。除了性能测量，我们在三个掠速比下获取了涡轮扫掠区域内的粒子图像测速(PIV)数据。这揭示了下游扫掠中观察到的性能降损所涉及的机制，并激发了一种针对高诱导情况的解析模型。结果在55种独特的弦-半径比、预设俯仰角和雷诺数参数组合下保持一致，凸显了下游扫掠的普遍重要性。
引用
@article{arxiv.2404.19072,
title = {Influence of the downstream blade sweep on cross-flow turbine performance},
author = {Abigale Snortland and Aidan Hunt and Owen Williams and Brian Polagye},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.19072},
year = {2025}
}