基于CFD的导流式水动力涡轮机设计优化
摘要：水动力涡轮从流动水中提取动能以产生可再生的电力，从而有助于可持续能源生产并减少对化石燃料的依赖。有人假设导流道可以加速和调整通过涡轮叶片的流体流动，提高整体能量提取效率。然而，迄今为止还没有提供对水动力涡轮的实质性证据。为了研究这个问题，我们进行了基于CFD的优化研究，采用了叶片分辨雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）求解器，以探索最大化能量提取效率的导流水动力涡轮的设计。为了处理叶片和导流道几何形状的高维度设计空间，我们采用了基于梯度的优化方法，其中梯度通过伴随方法计算。最终设计通过更高精度的非定常RANS（URANS）模拟进行了重新评估。我们优化的导流涡轮在一系列工况下实现了约54\%的效率，高于无导流的涡轮（如著名的Bahaj模型）的典型46\%效率。
作者：Jeongbin Park, Bradford G. Knight, Yingqian Liao, Marco Mangano, Bernardo Pacini, Kevin J. Maki, Joaquim R. R. A. Martins, Jing Sun, and Yulin Pan
论文ID：2307.03248
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-07-27