垂直轴涡轮机的近尾流动力学

横流（或称垂直轴）涡轮是一种有前景的捕获风或流水动能的技术，其固有的非定常流体力学为单个转子或阵列的控制优化提供了独特机遇。为探索涡轮阵列间有益相互作用的潜力，我们在水槽中使用平面立体粒子图像测速技术考察了单台双叶片横流涡轮尾流中的相干结构。首先，描述了该高弦径比转子的平均尾流结构，与先前研究进行比较，并对观测到的尾流偏转给出了简要解释。其次，通过三重分解分析非定常流动，其中周期分量采用传统技术与优化动态模态分解的新颖实现相结合来提取。表明后一种方法优于条件平均与傅里叶方法，并揭示了暗示远尾流向钝体脱落转变的频率。第三，采用涡量与有限时间李雅普诺夫指数进一步分析振荡尾流分量。识别了尾流两侧的涡街，并讨论其形成机制及对平均流的影响。在转子后退侧（叶片向下游运动）脱落的涡旋结构中观测到强轴向（垂直）流动。对这些涡旋进行了时间分辨追踪，表明在下游一个直径范围内涡旋轨迹具有显著的逐转变化。这种变异性表明在更下游距离利用或规避此类结构将具挑战性。