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题名不同涡脱落模式下垂直轴风力机叶片的气动响应
被引量：2
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作者
郑小波
王红亮
徐文浩
郜志腾
冷峻
李晔
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机构
兰州理工大学能源与动力工程学院
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院
上海交通大学多功能拖曳水池实验室
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出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2023年第6期26-34,I0001,共10页
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基金
国家重点研究发展计划(2017YFE0132000)
国家自然科学基金面上项目(11872248)
+1 种基金
甘肃省科技计划青年项目(22JR5RA304)
水下测控技术重点实验室基金(61424070603)。
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文摘
为研究尾流中不同涡脱落模式下垂直轴风力机(vertical-axis wind turbine,VAWT)叶片的气动响应,基于攻角变化相似性,进行了叶片正弦俯仰振动的比拟实验。研究发现:在弦长雷诺数O(10^(5))范围内,尾流存在3种涡型结构:前缘离散涡(leading-edge vortex,LEV)、蜿蜒尾流(undulating wake,UW)和反卡门涡街(reverse von Kármán vortex street,Rv KVS);随着叶尖速比λ增大,VAWT叶片缩减频率k增大,攻角幅值α _(m)减小;叶轮叶片几何尺度比R/c较小时,在低λ产生LEV涡型的可能性较小,在高λ产生Rv KVS涡型的可能性较大;R/c较大时,在低λ产生LEV涡型的可能性较大,在高λ产生Rv KVS涡型的可能性较小。LEV涡型导致轻动态失速,造成VAWT叶片发生高频俯仰振动,但对叶轮转矩和VAWT功率影响不大。Rv KVS涡型的出现,伴随叶片升力和转矩幅值增大以及平均推力的产生,会使VAWT叶片扭矩载荷增大,也会使叶轮转矩和输出功率提升。据此提出基于VAWT的新式风墙构型,在继承Nes浮式风墙构型优点的基础上,进一步提升了功率系数和风能输出密度。
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关键词
垂直轴风力机
涡脱落模式
浮式风墙
尖速比
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Keywords
vertical-axis wind turbine
vortex shedding pattern
floating wind-catching wall
tip-speed ratio
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分类号
TK14
[动力工程及工程热物理—热能工程]
O355
[理学—流体力学]
TK81
[动力工程及工程热物理—流体机械及工程]
TK83
[动力工程及工程热物理—流体机械及工程]
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题名低雷诺数下圆柱强迫振动特性光滑粒子流体动力学模拟
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作者
赵宇蒙
温鸿杰
任冰
王超
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机构
大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室
中国建筑股份有限公司
华南理工大学土木与交通学院
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出处
《海洋工程》
CSCD
北大核心
2021年第4期134-143,共10页
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基金
国家自然科学基金重点项目(52031002)
清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室开放研究基金(sklhse-2020-E-02)
天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室开放基金(HESS-2012)。
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文摘
基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法,开发了能够准确描述水流作用下圆柱强迫振动特性的数学模型。通过引入适合于无网格粒子法的开边界算法,来模拟出入流边界条件,建立了具有造流功能的SPH数值水槽。圆柱及计算域的上下边界均采用修正的动力边界条件进行模拟。借助于粒子位移矫正和压力修正算法,避免了圆柱周围流体粒子压力大幅震荡以及结构下游区域出现空腔等非物理性现象。使用典型的圆柱绕流数据,验证了所建SPH模型的计算性能,研究了固定圆柱在低雷诺数情况下的尾涡脱落模式和升阻力变化规律。明确了低雷诺数下强迫振动圆柱在频率锁定以及非锁定区间内的升力变化规律,量化了升力与外界激励频率之间的关系。
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关键词
光滑粒子流体动力学
圆柱绕流
强迫振动
涡脱落模式
激励频率
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Keywords
smoothed particle hydrodynamics
flow around cylinder
forced vibration
vortex shedding
excitation frequency
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分类号
P754
[天文地球—海洋科学]
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