横流涡轮周期内角速度控制的数值模拟

对直叶片横流涡轮进行计算探索，以收集风和水流中的能量。横流涡轮的一个挑战是叶片上高表观攻角的瞬态出现会因流动分离而降低效率。本文通过周期内角速度控制对表观攻角进行运动学调控。利用中等雷诺数下的非定常雷诺平均纳维-斯托克斯（URANS）模型，探索了受限与非受限构型下的运动学及关联流动物理。计算表明涡轮效率提升高达54%，与先前周期内控制实验所展示的益处非常吻合。模拟显示了相对于叶片的攻角和流速的时变演化，其通过正弦角速度被修正，使得峰值扭矩生成与峰值角速度对齐。在受限流动中采用最优运动学时，峰值功率生成期间流动分离极小，但在扭矩下降时会脱落一个大的后缘涡（TEV）。非受限构型具有更显著的流动分离且对雷诺数更敏感，在相同运动学条件下功率生成增加41%。