自由表面流中二维潮汐涡轮阵列的性能

受近期关于潮汐涡轮阵列性能研究的鼓舞，我们将经典动量致动盘理论扩展以纳入自由表面效应并允许涡轮的垂向布置。多数现有文献关注垂直方向单涡轮的一维阵列，而本工作中的阵列为二维（垂向与横向均有涡轮）且部分阻塞宽度远大于高度的通道。阵列尺度流动的垂向混合被假定远快于横向混合，该假设已通过数值模拟验证。固定总涡轮面积与利用宽度，我们考察了二维与传统一维阵列的比较。结果表明，从功率系数与效率角度看，更小涡轮的二维布置优于其一维阵列。当考虑通道动力学时，功率增加会依通道参数被部分抵消，但最优布置不变。此外，我们考虑了通道中有限数量涡轮的布置，显示找到了两方向上涡轮的最优分布。最后，分析了无限流中布置涡轮这一小阻塞度极限条件的情形。当 $Fr=0.2$ 时出现新的最大功率系数 0.869，较现有结果大幅提升峰值功率。